基于高導(dǎo)熱殼體的動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、在能耗與環(huán)境問(wèn)題的雙重壓力下，發(fā)展以EV/HEV為主的新能源汽車受到世界極大關(guān)注。電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)作為制約動(dòng)力電池性能的核心技術(shù)之一，一直是業(yè)內(nèi)研究的熱點(diǎn)與重點(diǎn)。合理的熱管理系統(tǒng)可將動(dòng)力電池控制在最佳工作溫度范圍內(nèi)，提升電池循環(huán)壽命，對(duì)提高整車性能有莫大影響。本文針對(duì)采用復(fù)合相變材料/液冷管道作為傳熱通道的鋰離子動(dòng)力電池電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，從相變材料研究計(jì)算及制備出發(fā)，根據(jù)電池產(chǎn)熱機(jī)理及傳熱理論，設(shè)計(jì)一款能與32650圓柱形電池相匹配的高導(dǎo)熱

2、相變棒體;通過(guò)對(duì)高導(dǎo)熱相變棒體的三維計(jì)算及結(jié)構(gòu)分析，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)一套用于棒體成型的注塑模具;搭建棒體/液冷通道用于電池?zé)峁芾淼膶?shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)自然對(duì)流/強(qiáng)制對(duì)流，常溫/高溫下不同充放電倍率的實(shí)驗(yàn)，研宄該系統(tǒng)的性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究鋰離子動(dòng)力電池內(nèi)部結(jié)果產(chǎn)熱機(jī)理及溫度對(duì)其充放電性能及壽命的影響;研究鋰離子單體電池的產(chǎn)熱計(jì)算及相變/液體冷卻的散熱效果;設(shè)計(jì)了復(fù)合PCM模塊用于48V10.5Ah電池包低倍率(1C)放電下在恒

3、定環(huán)境溫度分別是40℃、43℃、46℃的散熱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，驗(yàn)證加入PCM可以提高系統(tǒng)的降溫和均溫能力。⑵對(duì)高導(dǎo)熱塑料N720分別根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T1040《塑料—拉伸性能的測(cè)試》與GB/T9341-2000《塑料-彎曲性能的測(cè)試》進(jìn)行拉伸與彎曲性能試驗(yàn)，包括試驗(yàn)前的標(biāo)準(zhǔn)件注塑工藝;以可行性熱仿真研究為前提，根據(jù)高導(dǎo)熱塑料的熱力學(xué)及結(jié)構(gòu)力學(xué)性能，設(shè)計(jì)一款用于填充復(fù)合PCM材料并且中部能連通液體管道的導(dǎo)熱棒體。⑶設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)單分型面的注射模，通過(guò)不斷

4、的修改，最后開(kāi)發(fā)出一套用于32650電池模塊的高導(dǎo)熱棒體的注塑模具;依據(jù)流體力學(xué)，設(shè)計(jì)蛇形盤(pán)管結(jié)構(gòu)，用3.5mm塑料管貫穿與高導(dǎo)熱棒體之間，采用雙水泵結(jié)構(gòu)（10W與4.5W），能充分保證管內(nèi)水流能帶走PCM的熱量。⑷電池模塊1C/2C/3C充放電自然冷卻實(shí)驗(yàn)，并且分析工作后擱置時(shí)間區(qū)間內(nèi)的溫度變化，對(duì)比密封和非密封情況;電池模塊1C/2C/3C充放電強(qiáng)制冷卻實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)合理的風(fēng)道結(jié)構(gòu)，采用功率為12W風(fēng)扇，對(duì)電池進(jìn)行均衡散熱，結(jié)果與上節(jié)作

5、比較;采用高溫箱恒溫40℃實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，對(duì)比自然冷卻與棒體冷卻的數(shù)據(jù)，其中2C充放電有TDisMax=55.5℃、TChaMax=52.3℃，比高溫箱自然冷卻時(shí)的2C充放電分別降低了9.2％和6％。1C充放電有TDisMax=46.2℃、TChaMax=45.8℃，比高溫箱自然冷卻時(shí)的1C充放電分別降低了8％和7.9％，局部溫差控制在2℃之間;采用液冷方案，在1C放電下無(wú)明顯變化，但在2C高倍率情況下，液冷實(shí)驗(yàn)的最高溫度會(huì)比棒體冷卻低3℃，