純電動(dòng)汽車鋰離子電池組散熱分析及優(yōu)化.pdf

1、鋰離子電池具有電壓高，能量密度大，循環(huán)壽命長(zhǎng)，自放電率低，污染少等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)逐漸成為電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組的優(yōu)選電池。由于車輛空間有限，鋰離子電池單體通過(guò)緊密排列組成電池組，為整車提供動(dòng)力。在鋰離子電池充放電過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，如果這些熱量得不到及時(shí)的散失，電池組內(nèi)部溫度會(huì)不斷升高，并且電池組溫度分布會(huì)更加不均勻，從而使電池組的使用性能和安全性大大降低。為了保證動(dòng)力電池組的性能使用和安全性能，必須將動(dòng)力電池組的溫度控制在鋰離子電池的正

2、常工作溫度范圍內(nèi)，同時(shí)還需控制電池組溫差。本文運(yùn)用CFD仿真技術(shù)，分析了不同條件下鋰離子電池單體的溫度分布，并對(duì)鋰離子動(dòng)力電池組的溫度場(chǎng)進(jìn)行了仿真模擬，最后提出了改善電池組溫度分布的措施。
　　本文分別對(duì)電池組空氣冷卻和液體冷卻進(jìn)行了散熱研究。論文的主要研究工作如下:
　　(1)根據(jù)鋰離子電池的生熱和傳熱機(jī)理，建立了鋰離子電池的三維熱效應(yīng)模型，并計(jì)算出鋰離子電池在不同放電倍率下的生熱速率。通過(guò)仿真計(jì)算，了解了鋰離子電池單體在

3、不同放電倍率和不同環(huán)境溫度下的溫度場(chǎng)分布。
　　(2)對(duì)鋰離子電池組空氣冷卻進(jìn)行仿真，研究了不同擾流板角度對(duì)電池組散熱的影響，發(fā)現(xiàn)通過(guò)設(shè)計(jì)合適擾流板角度，能夠有效的降低電池組最高溫度和最大溫差，改善電池組的溫度分布。并且通過(guò)仿真分析，對(duì)不同放電倍率，不同通風(fēng)速度對(duì)電池組散熱的影響進(jìn)行了研究，適當(dāng)?shù)脑龃笸L(fēng)速度，能有效改善電池組的溫度分布，但隨著通風(fēng)速度增大，其改善電池組溫度分布能量逐漸降低，甚至?xí)龃箅姵亟M的溫差，使電池組溫度分布

4、更加惡劣。
　　(3)對(duì)鋰離子電池組液冷進(jìn)行仿真，并分析了不同液冷結(jié)構(gòu)，不同冷卻液流速對(duì)電池組的散熱影響。結(jié)果表明:與空氣冷卻相比，采用液冷結(jié)構(gòu)能夠更加有效降低電池組溫度，電池組的溫差也能得到有效控制。當(dāng)放電為3C，冷卻液流速為0.035m/s時(shí)，電池組最高溫度為32.6℃，電池組溫差為5.7℃。
　　(4)最后對(duì)該液冷結(jié)構(gòu)的低溫預(yù)熱性能進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)該液冷結(jié)構(gòu)能夠在不同的低溫環(huán)境下對(duì)鋰離子電池組進(jìn)行預(yù)熱;并且預(yù)熱時(shí)間達(dá)到