锂离子电池热管理系统散热结构的设计和优化

发布时间：2024-03-19 01:25

　　社会的进步,人民对汽车的需求越来越高,汽车的人均保有量也不断增高,同时带来的尾气排放等环境问题也日益严重。电动汽车是解决环境问题的有效办法,但是克服电池技术是一项难度较大的工作。锂离子电池续航里程长,更加安全可靠,被广泛利用。为了让电池发挥更好的性能,得到最大限度的利用,并且防止出现热失控等安全问题,需要严格控制温度对电池的影响。因此,研究电池热管理系统,设计更佳的散热结构势在必行。首先对电池的生热原理、热特性、散热原理等进行分析,并且分析CFD软件对于热分析仿真的具体控制理论。对电池的基本物理参数进行分析,确定几大固定参数值并且设定导热系数、比热容、生热速率等的取值方法。然后,对广泛应用于散热结构的铝材料和相变材料进行仿真分析,可发现,铝材料\液冷相结合的散热结构对于电池的最高温度有较好控制,而相变材料\液冷散热结构对于温度均匀性的把控较好,为后面进一步设计散热结构奠定基础。接着,设计了铝板\相变材料\液冷相结合的散热结构,并具体对影响散热结果的几大关键因素,铝板厚度、水管数量、导热系数、质量流量、相变温度和进水温度进行了具体分析,得出了较为理想的参数设置,并且能有效的控制电池的最高...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1液冷版结构

焙蛑?考虑一个目标（平均温度或进出口压力差或温度标准差），并没有综合三个因素共同优化。文献[31]提出了一种创新的电池冷却方法：使用的往复冷却流。往复式冷却系统通过一个阀风扇机制周期性地切换冷却液流向。通过周期性地切换冷却液流向，因此切换了电池冷却系统的冷和热边界，电池单体温度被....

图1-2相变材料封装壳文献[36]研究了电池周围PCM的不同厚度的情况，厚度为12mm的PCM减低了最大温度

西南交通大学硕士研究生学位论文第6页相变材料不能充分融化，利用率不高。文献[35]使用有限元仿真分析了新型构造的热管理系统，相变材料封装为双层PCM壳，如图1-2，在其中吸收电池的热量而融化。计算流体力学和第二定律分析相结合评价新型系统，研究了三种情况（绝热墙的单层PCM壳系统、....

图1-3不同PCM设计

西南交通大学硕士研究生学位论文第7页响。扩散率越高，表面温度将越低以及均匀性越好。图1-3不同PCM设计1.2.3电池热管理系统电池组布置的研究电池热管理系统电池组布置的研究主要包括电池参数和结构设计。对于空气冷却来说，文献[39]分析了电池的摆放位置，当单体电池之间的距离在3m....

图1-4电池摆放图

西南交通大学硕士研究生学位论文第8页图1-4电池摆放图图1-5不同间距的电池布置图对于相变材料冷却来说，文献[45]仿真了6个锂离子电池的电池组，如图1-6，在极端情况下，电池组安全运行需要足够的PCM，从而电池组体积几乎加倍。增加电池组的体积和PCM的数量（本文中大约是双倍）可....

本文编号：3932109