电动汽车动力电池热管理系统研究文献综述

 2022-02-02 22:12:02

全文总字数:5390字

1 电动汽车发展背景及其动力电池热管理系统研究现状

随着时代的发展,生活水平的提高,大家越来越意识到:维护生态平衡,保护环境是关系到人类生存、社会发展的根本性问题。其中空气与人们却是形影不离。汽车已经成为了人们生活中必不可少的一部分,而汽车尾气的排放对空气是最严重的污染之一,在环保的要求下,新能源汽车逐渐被广泛地研究和运用。

湖南大学的金钰以长沙市科技局重点项目[kh1601129]为依托,综合利用理论分析、数值模拟以及实验验证的方法,对不同排列方式的16节18650电池组进行了建模,对比分析了不同通风方案下模型的散热特性,详细分析了入口流量、入口面积、进出口偏心度以及风口面积比参数对锂离子动力电池系统散热性能的影响。对电池组强制风冷式散热特性的影响程度进行了量化分析,为强制风冷散热结构的设计和优化提供了新的依据。

重庆交通大学的皇献清以磷酸铁锂单体(LiFePO4)为研究对象,建立实体三维模型和生热仿真模型,应用仿真软件模拟单体的温度分布。采用被动风冷和液冷两种方式,通过CFD软件对电池模组进行散热分析,利用实验模型验证了所建的电池单体模型得到仿真温度值与测验温度值误差。设计了冷却管道、箱体壳体结构和上盖结构。以爬坡工况的生热速率为热源,建立了LiFePO4模组的热模型,并在自然对流和液冷的条件下,仿真得到模组的散热特点。

吉林大学的李辉设计研究了一套锂离子动力电池的热管式散热系统,该散热系统以热管散热为主,同时辅以自然风掠过热管散热翅片进行风冷。分析研究了锂离子动力电池工作电流对电池内阻的影响规律、环境温度对电池内阻的影响规律、以及恒流放电条件下电池的温升特性,得出动力电池的生热规律。根据汽车实际行驶过程电池的不同放电规律,设定不同时段的电流得出不同时段的电池生热规律,得出电池温度随时间变化规律。

长安大学的郭立刚以钴酸锂18650电池作为研究对象,根据锂离子电池的生热机理和传热特性,建立了电池的生热模型。设计了一种有效的液冷措施,控制电池组的温度,完成了锂离子电池的生热机理和传热机理研究,对单体锂离子电池进行热特性实验,建立电池的热效应模型。用 Fluent软件模拟了不同恒流放电时电池的热特性。用计算流体动力学(CFD)方法对传统的单向流空气冷却方式进行了分析。设计了一种电池组的液冷管道装置来解决空气冷却使电池组存在明显的温度不均的问题,同时对单向流液冷方式进行了改进并且对最初设计液冷装置冷却结构不足之处进行了优化。

同济大学的张志杰、李茂德于锂离子动力电池内阻引起的温升特性,建立动力电池传热模型,通过模拟计算得出电池内部温度分布及电池温升随放电倍率变化的规律,对锰酸锂电池进行内阻实验,揭示了电池内阻随电池温度和SOC变化的规律。高倍率下持续放电,电池温度会持续升高,最终会超过电池温度上限,对电池的使用寿命和性能会有很大影响。

湖南大学的高峰以某公司生产的10Ah软包三元聚合物锂离子动力电池为研究对象,通过先期试验再仿真的手段,从电池单体、模块生热散热对电池性能的影响进行研究和模块进行设计。通过在不同环境温度下对电池的OCV-SOC关系以及内阻变化等实验,研究了温度对电池热性能的影响。介绍了传热学和流体力学的基础理论,研究了电池的生热传热机理和目前电池生热的几种模型,建立了单体电池的生热模型,设计了电池模组的水冷散热结构,优化了水冷方案的铜管布置以及水流量的选择。

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