摘要
面对环境污染口益严重和化石燃料口渐枯竭的严峻形势，传统燃油汽车必须朝向以纯电动汽车为代表的新能源汽车转型升级。锂离子电池，作为目前主流的动力电池，是纯电动汽车的唯一动力米源，其性能与温度密切相关。锂离子电池在高温和人倍率放电时会产生人量的热，若不及时散出会严重影响电池的使用性能进而影响车辆性能，甚至引发电池热失控。因此，为使锂离子电池工作在合适的温度范围内，发挥出电池的最佳工作性能，保证纯电动汽车的各项性能，必须为电池组设计行之有效的散热系统。 本文首先总结了国内外电池热管理系统的发展动态及各种散热方式的优缺点，分析了锂离子电池的内部结构、工作原理、生热及传热特性，阐述了利用计算流体力学CFD进行仿真分析的基本方法与流程，建立了锂离子电池单体的生热模型，仿真得到了自然对流散热条件下电池单体不同倍率放电时的温升变化曲线，结合实验资料验证了模型的准确性，并对不同条件下电池单体温度场分布进行了仿真分析。 然后，以6块电池单体组成的小模组为研究对象，设计了热管一铝板嵌合式散热结构，增大热管与电池的接触面积，提高热流量，仿真得到不同放电倍率和环境温度下电池模组温度场分布，研究了铝板的加入及其厚度变化对模组温度的影响，结果表明与单独使用热管散热相比，添加铝板可显著提升散热效果，增加铝板厚度可降低最高温度和最大温差，但随厚度增加降幅逐渐减小。在仿真过程中，对热管传热进行了理论分析并采用了简化热管模型以减少计算量。利用正交试验分析，研究了散热系统主要影响因素对模组温度的影响效应，结果表明，对模组最高温度和最大温差而言，各因素的影响次序依次为热管冷凝段对流换热系数＞热管冷凝段与蒸发段长度比＞铝板厚度＞热管排列间距。结合层次分析法确定了各因素的具体影响权重，得到最佳因素水平组合为热管冷凝段对流换热系数25W?m-2?K-1、热管冷凝段与蒸发段长度比0.8、铝板厚度2mm、热管间距20mm，电池2C放电结束时系统最高温度为41.60℃，最大温差为1.35℃。 最后，以某款纯电动汽车为研究对象，根据其整车技术参数和性能指标要求，对驱动电机、锂离子电池组进行了匹配设计，在ADVSIOR中建立了整车模型并仿真得到了不同行驶工况下电池组输出电流的分布特性，结合参数优化的结果对电池组散热结构进行了设计，并以其中一个模组为研究对象，仿真得到了不同行驶工况下模组的温度场分布，模组最高温度和温差均能保持在合适的范围内，验证了散热系统的有效性。
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