電動(dòng)汽車鋰離子電池組散熱特性仿真研究.pdf

1、能源與環(huán)境污染的問題促進(jìn)了新能源汽車技術(shù)的發(fā)展，而鋰離子電池憑借著能量密度大、電池單體電壓高、自放電率低、循環(huán)使用壽命長和無排放污染等優(yōu)點(diǎn)成為新能源汽車優(yōu)先考慮的儲(chǔ)存能源。但是鋰離子電池在使用過程中的熱安全問題一直是阻礙電動(dòng)汽車發(fā)展的一個(gè)瓶頸，所以控制鋰離子電池組的溫度在一定適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)(-20℃～55℃)是電動(dòng)汽車正常行駛所必須的。
　　本文首先對(duì)單體鋰離子電池進(jìn)行研究分析，通過實(shí)驗(yàn)手段測試了鋰離子電池單體的容量、開路電壓和內(nèi)阻

2、等參數(shù)與溫度的關(guān)系，并計(jì)算了其熱物理性參數(shù)，由計(jì)算得到的參數(shù)建立了電池三維熱模型。模擬了電池在0.5C、1C、2C放電倍率下電池的熱分布，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模擬結(jié)果的可靠性。并且仿真分析了電池單體在不同表面對(duì)流換熱系數(shù)條件下的散熱性能。結(jié)果顯示提高電池表面對(duì)流換熱系數(shù)可以降低電池表面溫度。
　　通過對(duì)電池單體熱模型的分析擴(kuò)展到電池組，研究由若干個(gè)電芯串并聯(lián)起來的電池組的散熱性能。仿真電池組在不同放電倍率條件下的熱分布，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小倍率

3、放電時(shí)，電池組內(nèi)部電芯溫度分布比較均勻，正極極柱附近溫度相對(duì)較高，隨著放電倍率的增大電芯溫差也在逐漸變大。并在此基礎(chǔ)上，還研究了不同外殼材料對(duì)電池組散熱性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)表面對(duì)流換熱系數(shù)較低時(shí)，鋼材質(zhì)的外殼散熱性能略高于其它幾種外殼，但隨著表面對(duì)流換熱系數(shù)的增大，外殼材料對(duì)電池的散熱性能影響較小。
　　根據(jù)電池組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一種電池包模型，并提出兩種散熱方式對(duì)電池組進(jìn)行散熱分析，散熱方式分別為自然對(duì)流散熱和強(qiáng)制風(fēng)冷散熱，運(yùn)用

4、ANSYSFLUENT軟件計(jì)算了上述散熱方式對(duì)電池組散熱的影響。結(jié)果顯示，在不加任何散熱裝置的自然對(duì)流散熱條件下，當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，電池組生熱溫度超過了鋰離子電池的安全溫度，需采取強(qiáng)制散熱。設(shè)計(jì)出兩種強(qiáng)制風(fēng)冷散熱的方案，通過仿真分析發(fā)現(xiàn)，方案二的散熱性能明顯優(yōu)于方案一，當(dāng)進(jìn)風(fēng)口空氣流速較低時(shí)，電池組內(nèi)部溫差較小，溫度分布比較均勻。最后，對(duì)方案二做了進(jìn)一步優(yōu)化，主要優(yōu)化了排氣口位置，通過仿真分析之后發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的方案對(duì)電池組最高溫度和最低溫