電動汽車用鋰離子電池組風(fēng)冷-熱管復(fù)合式散熱性能研究.pdf

1、躺：工!』邀：!絲：堡旦型型里I|IIIIIIUIllIIIIIIIIIIY3312561南京師勉大掌工程碩士學(xué)位論文園電動汽車用鋰離子電池組風(fēng)冷一熱管復(fù)合式散熱性能研究研究生：墼這——一指導(dǎo)教師：鯉瞳健副麴握培養(yǎng)單位：金星速皇扭越王程堂院一專業(yè)學(xué)位領(lǐng)域：建煎皇盔王程完成時間：窒Q!Z生墨旦圣壘旦一一答辯時間：圣Q!Z生墨旦壘!旦一摘要摘要電池技術(shù)是制約電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，相比傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池與鎳氫電池，鋰離子電池因其比能量高、單體

2、電壓高、循環(huán)壽命長和無污染等優(yōu)越的性能便得到了眾多汽電動車廠商的青睞，是目前最具發(fā)展價值的蓄電池。電池?zé)峁芾淼膬?yōu)劣直接嚴(yán)重影響著電池循環(huán)壽命和運(yùn)行效率，尤其是在高溫條件下或者大電流快速充放電循環(huán)過程，會引發(fā)電池內(nèi)部劇烈的化學(xué)反應(yīng)，釋放出極大的反應(yīng)熱，帶來不可預(yù)測的安全隱患?？偟膩碚f，鋰離子電池最佳的工作溫度范圍是25℃～40℃，最大不超過45℃，且電池模塊之間溫差小于5℃。因此，為解決電池組溫度過高和溫度場不均勻性問題，本文將采用熱管散

3、熱技術(shù)，并輔以風(fēng)冷方式，對大放電倍率下鋰離子電池組的散熱性能進(jìn)行了有關(guān)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究。本文主要研究工作如下：(1)通過Neware電池充放電平臺，實(shí)驗(yàn)測試了18650圓柱形鋰離子電池在充放電過程中的溫升特性，得到了鋰離子電池在不同充放電倍率下的溫度特性和不同環(huán)境溫度下的內(nèi)阻特性以及單體電池不同位置的溫度分布情況，并在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，獲得了鋰離子熱物性參數(shù)與生熱速率。(2)建立了三維鋰離子電池?zé)岱抡婺Ｐ停圆煌烹婋娏鲗误w鋰電池進(jìn)行了瞬

4、態(tài)數(shù)值模擬，獲得了放電截止時鋰電池溫度場分布規(guī)律，同時還進(jìn)一步對比模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)模擬所得的溫度曲線與實(shí)驗(yàn)所測的溫度曲線呈現(xiàn)較好的一致性。(3)在自然風(fēng)冷條件下，分別探究了不同排列方式對電池組散熱影響，發(fā)現(xiàn)叉排結(jié)構(gòu)電池組的整體散熱效果要優(yōu)于順排結(jié)構(gòu)，主要表現(xiàn)在其溫度均勻性較好，但難以滿足電池組溫度過高時的散熱要求；在強(qiáng)制風(fēng)冷條件下，主要研究了在4種不同通風(fēng)方式條件下鋰電池組散熱溫度場分布情況，通過比較電池組散熱溫度場以及電池箱中

5、心溫度分布情況，得到最優(yōu)通風(fēng)方式。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了不同進(jìn)風(fēng)速度對電池組散熱效果的影響。(4)將熱管、翅片應(yīng)用于鋰電池組散熱，建立了風(fēng)冷熱管復(fù)合式散熱模組，通過數(shù)值模擬研究了風(fēng)冷熱管復(fù)合式電池組的散熱性能。首先對翅片的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了研究，主要包括翅片的間距和厚度，得到了最理想的布置結(jié)構(gòu)；然后重點(diǎn)研究了風(fēng)冷熱管復(fù)合式散熱模組對電池組溫度場分布的影響，并且還與強(qiáng)制風(fēng)冷散熱方式進(jìn)行了充分對比，主要分析了鋰離子電池組在不同放電電流下、不同