锂离子动力电池组液冷散热性能分析及其场协同优化

发布时间：2024-02-26 18:05

　　为缓解化石燃料引起的日趋严重的环境污染问题和能源危机问题,针对传统汽车工业,全球范围内主要的国家和地区均开展了新能源汽车的研发和推广工作。纯电动汽车、混合动力汽车、插电式混合动力汽车等被看作是目前最有发展前景的未来交通解决方案。作为当前新能源汽车和家用储能装置的核心的锂电池,其工作性能,包括循环寿命、放电容量、安全性能均受到工作温度的极大影响。因此,为了保障装置的安全和性能的高效,锂电池热管理系统越来越被各方所重视。本文以长沙市科技局重点项目[kh1601129]为依托,结合已有的研究成果及传热基础理论,综合采用仿真模拟与实验结合的方法,研究了由60节三元18650锂电池构成的液冷电池组的散热性能。论文的主要工作和创新点如下:(1)建立了单体电池的产热模型,在锂离子电池自身电化学工作机理和内部构造的基础上,通过实验和参考相关文献获取了所需要的单体模型参数,对电池单体在不同放电倍率下的产热进行了数值模拟,获得了在不同换热工况下放电结束后的单体电池温度分布,并实验验证了单体模型的可靠性。(2)结合对电池单体热模型的分析,初步设计出了一种液冷式电池组的基本结构,对此液冷电池组的散热性能进行了...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 锂离子电池热管理的需求
    1.3 电池热管理研究进展
        1.3.1 风冷式电池热管理系统
        1.3.2 相变材料式热管理系统
        1.3.3 液冷式热管理系统
    1.4 场协同原理研究现状
    1.5 本文主要研究内容
第2章 三元锂离子电池单体模型建立及热分析
    2.1 锂离子电池的电化学工作原理
    2.2 锂离子电池的产热理论及传热模型
    2.3 锂电池单体模型的建立
        2.3.1 简化结构和基本假设
        2.3.2 单体模型参数的获取
        2.3.3 网格划分
        2.3.4 Fluent计算条件设定
    2.4 电池单体温度的仿真分析
        2.4.1 不同放电倍率下单体电池温度分析
        2.4.2 不同散热工况下单体电池温度分析
        2.4.3 不同环境温度下单体电池温度分析
    2.5 仿真模型的实验验证
        2.5.1 实验设计
        2.5.2 实验结果分析
    2.6 本章小结
第3章 锂离子动力电池组液冷散热性能仿真
    3.1 液冷电池组模型传热分析
        3.1.1 热传导
        3.1.2 热对流
        3.1.3 热辐射
    3.2 CFD计算工具的选择
        3.2.1 网格划分工具ICEM
        3.2.2 CFD商业软件Fluent
    3.3 液冷模型数值计算
        3.3.1 电池组初始液冷结构
        3.3.2 材料物理性质
        3.3.3 冷却液流动状态
        3.3.4 网格划分和无关性分析
        3.3.5 边界条件和初始条件设置
    3.4 液冷模型仿真分析
        3.4.1 不同放电倍率下电池组温度场分析
        3.4.2 冷却液流量对电池组温度的影响
        3.4.3 冷却液进口温度对电池组温度的影响
    3.5 本章小结
第4章 锂离子动力电池组液冷散热的场协同优化
    4.1 对流换热的场协同原理
        4.1.1 对流换热的场协同原理
        4.1.2 换热器中的场协同原理
    4.2 冷板管道流体的热流协同分析
    4.3 并行式多流道的性能分析
        4.3.1 并行多流道理论分析
        4.3.2 并行式2 流道和3 流道的性能分析
    4.4 并行式3流道的流向优化
    4.5 本章小结
总结与展望
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间发表学术论文和从事课题
致谢



本文编号：3911648