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基于电池动态特性的锂电池组冷却系统散热性能研究

胡宁  
【摘要】:随着环境问题的日益凸显以及低碳社会的发展需要,电动汽车在国家的大力扶持之下,近两年实现了跨越式发展。电动汽车的飞速发展离不开关键技术的不断更新、进步,汽车动力电池作为电动汽车特别是纯电动汽车的核心动力源,是电动汽车的研究重点。电池热管理系统直接影响到动力电池的安全性、一致性以及耐久性,是电池研究的重要内容,因此,对动力电池热管理系统进行研究,具有十分重要的现实意义。当电动汽车持续长时间运行时,电池将产生大量的热,如果不能及时将电池包内积累的热量排出,将影响电池的使用寿命,严重时甚至会导致热失控,威胁人身安全。本文主要采用CFD (Computational Fluid Dynamics)分析技术,对电池组的温度场进行数值模拟分析,评价电池包的散热性能。本文首先根据电池的组成材料以及结构特点,计算出电池的导热系数,再利用Bernard生热率方程,通过实验拟合出电池生热曲线,然后对电池单体进行仿真分析,并做了30℃下的温升实验,对比仿真值和实验值,验证仿真模型的可行性以及数值模拟的准确性。其次,利用ADVISOR软件搭建纯电动汽车仿真模型,分别分析在NEDC和HWFE T循环测试工况下动力电池的动态特性,研究在不同工况下,电池输出电流的工作范围,为后文电池包散热分析奠定基础。再次,搭建电池包仿真模型,并对电池组进行数值模拟仿真分析,得到0.75C和1C放电倍率下电池包内的流线图、速度场分布图以及电池组温度场云图,并讨论不同的送风速度和送风温度对电池包散热性能的影响。最后,针对电池包内出现的局部高温问题,进行了两种方案的结构改进,均增加了电池包阶梯拐角处的气体流速及流量,降低了电池组的温差,提高了其温度一致性,改善了电池的散热性能。


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