液冷式18650動(dòng)力鋰電池組溫度場(chǎng)分析及優(yōu)化.pdf

1、隨著生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重污染與新能源的迅猛發(fā)展，新能源汽車(chē)的發(fā)展已成為一種必然趨勢(shì)，而作為汽車(chē)的動(dòng)力能源，18650動(dòng)力鋰離子電池憑借自身的優(yōu)點(diǎn)成為代替化石能源的首要選擇。然而鋰離子電池在新能源汽車(chē)中工作時(shí)常處于高倍率放電的狀態(tài)，其使用性能、安全性能和壽命由于受到工作時(shí)產(chǎn)生的熱量引起的溫度升高和溫度差異的影響。與此同時(shí)頻繁發(fā)生的熱安全問(wèn)題嚴(yán)重阻礙了電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展。因此，采用數(shù)值模擬方法研究電池在具體工況下的溫度分布，設(shè)計(jì)合適的鋰離子電池組熱管理

2、系統(tǒng)，并以此為基礎(chǔ)分析優(yōu)化鋰電池組的溫度場(chǎng)，提高其散熱性能，對(duì)于鋰離子電池的發(fā)展和在新能源汽車(chē)上的應(yīng)用有著里程碑式的意義。本文的主要研究?jī)?nèi)容可以概括如下:
　　(1)分析了鋰離子電池的工作結(jié)構(gòu)、工作原理及產(chǎn)熱，基于Bernardi等的理論建立的電池生熱速率模型并以此為基礎(chǔ)確定鋰離子電池生熱功率與電池歐姆內(nèi)阻和溫熵系數(shù)有關(guān)。通過(guò)對(duì)鋰離子電池進(jìn)行Peak Power測(cè)試和HPPC試驗(yàn)得出歐姆內(nèi)阻和溫熵系數(shù)隨電池剩余電量SOC變化曲線。

3、
　　(2)研究了鋰離子電池基礎(chǔ)傳熱理論，建立鋰離子電池三維熱模型。計(jì)算獲得鋰離子電池相關(guān)熱物性參數(shù)，并根據(jù)生熱速率模型，在Fluent中編寫(xiě)電池單體的熱源UDF，實(shí)現(xiàn)電池仿真生熱速率的動(dòng)態(tài)變化。采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的方法，對(duì)自然對(duì)流下鋰離子電池單體以不同倍率放電的生熱情況進(jìn)行仿真模擬。結(jié)果表明，在不同倍率放電條件下電池峰值溫度超過(guò)了電池最佳性能溫度范圍，且電池本身溫度差異較大。當(dāng)電池成組應(yīng)用時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)熱管理系統(tǒng)。
　　(3)

4、設(shè)計(jì)了一種液體冷卻方式為電池組進(jìn)行熱管理，冷卻介質(zhì)為乙二醇，將冷卻液流速，電池組的放電倍率作為變量，通過(guò)流固耦合熱仿真，對(duì)溫度云圖、最高溫度、電池組和電池間的溫度差等結(jié)果進(jìn)行分析，得出電池在三種不同放電倍率條件下，冷卻液體流速對(duì)電池組溫度場(chǎng)的影響規(guī)律。但發(fā)現(xiàn)在高倍率放電條件下散熱效果相對(duì)來(lái)說(shuō)不是很好，影響熱管理系統(tǒng)散熱能力的發(fā)揮。所以需要對(duì)高放電倍率下的電池組相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。
　　(4)為使該液體冷卻散熱系統(tǒng)散熱性能達(dá)到最優(yōu)化，