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电动汽车冷却系统热流场的协同分析与液冷关键问题研究

徐晓明  
【摘要】:车用动力电池散热是电动汽车的关键技术和热点问题。本文针对场协同原理,提出若干新概念,在内涵上对场协同原理做了更细化的定义;通过仿真计算,结合场协同分析方法,提出一种新的电动汽车冷却系统散热性能判别方法,该方法可以快速、准确地指导电动汽车冷却系统散热性能分析与冷却方式选择;另外还对液冷系统散热性能影响因素、电池模块测温试验等问题开展深入细致的研究。 (1)针对场协同原理,提出原场与作用场、正协同与负协同、单向协同与双向协同等概念,对场协同原理做了进一步的阐述:当作用场与原场为正协同时,将进一步增强原场一开始时的运动趋势,反之,则减弱。运用场协同分析方法,对风冷散热条件下半封闭腔室内热流场特性进行分析,判断不同出风口模式散热性能优劣,并通过仿真分析进行验证。 (2)通过仿真计算,结合场协同分析方法,快速、准确地指导电动汽车动力舱出风口模式的选择,并通过不同环境温度和充放电倍率时热流场分析进行验证;同时,还研究电池组不同位置对电动汽车动力舱自然进风散热性能的影响。引入速度均匀性概念,定量地判断不同水冷板流径的散热性能优劣,并运用仿真计算和试验分析相结合的方法进行验证。 (3)对影响液冷系统散热性能的其他关键因素进行分析,包括:环境与冷却液温差、进液流量。通过研究不同环境与冷却液温差对液冷系统散热性能的影响,确定能够较好地平衡电池模块最高温升和内部最大温差的环境与冷却液温差;通过研究不同结构与运行工况下(包括:水冷板不同流径、电池模块中部不同间隙、不同环境温度和不同充放电倍率),进液流量对液冷系统散热性能的影响,确定能够较好地满足液冷系统散热的进液流量。 (4)结合无液冷系统散热和有液冷系统散热的电池模块温度场分布,对模拟电动汽车实际行驶时的测温点布置进行研究,从而更有效地监测电池模块的温度场分布均匀性情况。


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