【摘 要】
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电动汽车取代传统燃油车,是推动“双碳”战略计划、实现“绿色出行”的必然趋势。电池包作为电动汽车核心供能部件,温度对汽车的行驶有重大影响。本文建立完整电池包模型,针对提升电池包冷却效果进行了以下几方面的研究:(1)根据锂离子电池生热特性构建锂电池生热速率模型,接着阐述了场协同理论,为后续制定液冷板评判标准:流量均匀性和摩擦阻力系数奠定理论基础。(2)基于单体电池内阻试验测试电池在不同工况下的内阻,结
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电动汽车取代传统燃油车,是推动“双碳”战略计划、实现“绿色出行”的必然趋势。电池包作为电动汽车核心供能部件,温度对汽车的行驶有重大影响。本文建立完整电池包模型,针对提升电池包冷却效果进行了以下几方面的研究:(1)根据锂离子电池生热特性构建锂电池生热速率模型,接着阐述了场协同理论,为后续制定液冷板评判标准:流量均匀性和摩擦阻力系数奠定理论基础。(2)基于单体电池内阻试验测试电池在不同工况下的内阻,结合生热速率模型将内阻拟合得到数学模型。建立单体电池模型,通过Fluent进行数值模拟计算,将不同放电倍率下仿真得到的结果与温升试验作对比,模型准确性较高。(3)利用ADVISOR仿真平台搭建电动车整车模型,分析电池在两种动态循环工况下的放电规律,发现电池的极限放电倍率为2C。(4)建立包含电池模组、端板和导热垫等结构的完整电池包模型,首先使用强制空气冷却方式进行仿真,得出风冷散热效果较差。再基于传统串、并联方式的冷管设计建立两种新型流道,通过电池热性能评价和流道场协同性能评价,择优选出最好的流道设计方式。(5)基于最优流道设计,探究管道形状改变,对电池包散热性能的影响,最后选择方形流道结构。再以此冷板电池包为模型,研究不同冷却液进口流速、进口温度和导热垫厚度对电池包温度特性的影响规律。(6)为进一步优化冷板结构,以流道结构参数和导热垫厚度为试验因素,电池包的最高温度、最大温差和摩擦阻力系数为评价指标,采用响应面优化法,得出最优的流道结构方案。根据冷却液流速对温度的影响,提出一种升温增速的方法,分析不同增速斜率对冷却性能的影响,结果发现当增速斜率为0.1(m·s-1)/2℃时,电池包既能快速冷却又能减少放电初期不必要的冷却能耗。最后将电池包液冷与风冷方式相结合,该方案下最大温升下降13.4%,最大温差下降19.1%,为今后电池包散热结构设计提供一定参考依据。
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