电动汽车动力电池箱冷却影响因素分析

摘要

电动汽车在行驶过程中（尤其是启动、加速、爬坡等高负荷运行时），或者在电池充电和放电时，都会产生大量的热量，从而导致电池温度的上升。当温度过高时，会对电池的性能以及电池状态估计有很大的影响。此外，电池温度分布均匀性不一致也会影响电池组的充电和放电性能以及电池的寿命，严重的还可能导致起火爆炸。因此要保证动力电池能够正常工作，电池箱就必须能够进行有效的冷却散热，以保证电池的温度在正常的工作温度范围内，同时保证单体电池温度分布的均匀一致性。
　　本文首先针对电池箱的冷却散热问题，对比分析了空气冷却、液体冷却、相变材料冷却和热管冷却四种主要冷却结构的优缺点。综合考虑四种结构的成本、设计复杂度以及整车轻量化。在此基础上，选择一种空气冷却结构的电池箱作为研究对象。
　　其次，分析电池箱的散热机理，并建立基于有限元的电池箱热仿真模型。在此基础上，对所选电池箱在强制风冷条件下的冷却效果进行仿真研究。
　　最后，利用多物理场仿真软件对电池箱通风口风速、风道尺寸等因素冷却效果的影响进行分析，在此基础上，对以上影响变量进行优化。结果表明，随着风速增加电池箱的温度均匀性得到了改善。随着出风口尺寸的增加，电池组的温升增加，冷却效果变差。随着风道尺寸的增加，电池组温升先减小后增加，当风道尺寸为12mm，电池组温升的最大值为7.3℃，最小值为5.4℃，电池组工作温度控制在正常的温度范围内，且电池组温度分布均匀性较好。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 课题的国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文研究的主要内容

第2章 电池箱的结构及散热基理

2．1 电池箱的结构分析及选择

2．1．1 不同冷却方式的电池箱结构分析

2．1．2 电池箱的选择

2．2 电池箱内部散热原理

2．2．1 电池内部的热传导

2．2．2 电池表面与冷却空气问的对流换热

2．2．3 辐射换热

2．3 本章小结

第3章 电池箱冷却系统模型构建

3．1 常用仿真模型分析

3．1．1 传统的生热仿真模型

3．1．2 热-电耦合仿真模型

3．1．3 热阻仿真模型

3．1．4 热-电化学耦合仿真模型

3．2 单体电池的温度仿真与实验验证

3．2．1 实验设备及实验对象

3．2．2 内阻测试

3．2．3 不同充放电倍率下的单体电池温度研究

3．3 电池箱模型的选择与构建

3．3．1 电池箱几何模型的构建

3．3．2 数学模型的构建

3．3．3 流体物理场的选择

3．4 电池箱模型验证

3．5 本章小结

第4章 电池箱散热的仿真分析

4．1 常温稳态工作条件下电池箱冷却效果分析

4．2 风道尺寸变化对电池箱冷却效果的影响

4．3 风速对电池箱冷却效果的影响

4．4 不同风速和不同风道尺寸共同作用下电池箱的冷却效果分析

4．5 出风口尺寸变化对电池箱冷却效果的影响

4．6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢