摘要
现代工业的发展使得能源衰竭日益加剧，能源危机与环境污染严重。在国家的号召与补贴政策下，电动汽车行业迎来了发展的春天。随着近年来电池关键技术的相继攻克，动力电池作为纯电动汽车唯一的能量来源，其性能好坏直接决定着电动汽车的整车性能。锂离子电池的性能与温度息息相关，温度太高、太低或分布不均匀都会对其造成很大的影响。因此，电池热管理的研究具有重要现实意义。本文主要做了如下工作: 1)简单概述了锂离子电池的结构与工作原理，对锂离子电池的特点进行论述，了解锂离子电池的主要分类。明确锂离子电池的产热主要包括反应热，内阻热与副反应热，并通过热传导、热对流与热辐射的形式散热。 2)通过实验获得电池的内阻与温熵系数，并编写电池生热的udf,从而建立电池生热模型。通过fluent对单体电池空气域进行模拟，计算其在不同放电电流下的温度变化情况，将仿真结果与实验数据进行比较，数值模拟的温升特性与实验的温升特性基本一致，吻合性良好，验证了所建立的电池生热模型的合理性。 3)在电池热特性实验的基础上，研究锂离子电池模组的温度特性。建立电池模组三维模型，模组内的电池以6A的电流进行放电，并在一定风速下进行散热。通过计算流体力学方法(CFD)对不同结构形式的电池模组进行研究，从而获得冷却效果最佳的结构。结果表明，不同结构形式的模组冷却效果各异，结构的合理选择可明显加强电池模组的散热。然后对该电池模组结构进行分析，改变其进出口角度，侧边距大小来改善电池模组的散热性能，降温效果明显。随后探究模组内电池间距与空气流速的散热影响，进一步实现了降温目的。最后，利用多目标优化方式对电池模组结构优化，最终确定实验设计点ex15的优化方案最佳，其最大温差3.94K，最高温度306.97K。
NETL