电动汽车锂离子电池散热结构分析与优化开题报告

全文总字数：3220字

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着环境污染程度的加剧，各国政府大力支持新能源汽车的开发，以减少汽车对大气的污染。而纯电动汽车作为一种零污染车型受到各国政府和各大汽车公司的重视，投入了大量的资金进行研究。电池是纯电动汽车唯一的动力源，作为纯电动汽车核心部件之一，一直是研究的热点。而锂离子电池因具有比能量高、单体电池电压高、比功率大、自然放电小、无记忆效应和循环寿命长等优点，一跃成为纯电动汽车和混合动力汽车的主导热源。但是锂离子电池在放电过程中会产生大量热量，将使电池组内部温度迅速上升，过高的运行温度将对电池组的放电性能产生严重影响，电池容量、循环寿命、电压均衡等关键参数也都会受到影响；低温条件下充电，因为电极材料物理性质过于稳定，电化学反应阻抗加大，所以导致极化内阻迅速增大，充放电效率和容量急剧下降。因此，锂离子电池正常工作需要一个稳定的温度范围。综上所述，对锂离子电池进行散热分析及散热结构优化是非常必要的。为了保证电池的放电性能，避免电池循环使用寿命的减少，保障电动汽车动力性能，需要对锂离子电池的工作温度进行一定控制。

2013 年，X.M. Xu, R. He 等人对强制风冷散热系统进行了研究，分析不同气流通道模式对散热效果的影响。对比研究了横向冷却风流通道与纵向冷却风流通道，分析可知，横向通道因其路径短，散热效果优于纵向通道。并针对横向冷却风流通道增加了底部风道，进一步改善了散热效果。研究底部风道时，分别采用了双 1 型通道与双 U 型通道，结果表明双 U 型通道具有更好的散热性能，可满足电池组散热要求。Park 等人从电池间距大小以及空气入口流速方面进行研究，同时针对单侧冷却与双侧冷却对比研究分析其散热效果与电池包紧密性的优劣，最终对风道采用电池变间距的方法得出优化模型，散热效果显著。2015 年，Jenwit Soparat等学者采用仿真分析方法从风扇布置、出风口布置以及空气流速等方面对电池组温度分布及温度的一致性进行研究，由分析结果优化得出散热效果高效的散热结构。日本丰田公司早期推出的混合动力汽车 Pruis 就采用的风冷散热系统，尼桑和通用等汽车公司研发的热管理系统也均采用强制风冷的形式。

2. 研究的基本内容与方案

（1）研究的基本内容

a.通过查阅相关文献资料，熟悉锂离子电池的结构组成及工作原理，增加对锂离子电池的基本认知。研究锂离子电池的生热机理、传热特性及计算流体力学基础理论，为之后对锂离子电池进行温度场仿真做理论准备。

b.根据锂离子电池的生热速率模型和热效应数学模型，使用solidworks软件对单体电池在不同倍率放电下的温度场进行仿真研究，将仿真结果与实验结果对比，验证使用solidworks软件对电池仿真的可行性及相关仿真参数设置的准确性。

c.利用solidworks软件分别对电池组在无散热、空气散热等方式下的温度场进行仿真。将电池组在上述有、无散热条件下的温度场仿真结果进行对比。

3. 研究计划与安排

七学期第15周： 毕业设计动员会，开始毕业设计选题

七学期第16-17周： 查阅文献（中文30篇、外文10篇）

七学期第18-19周： 校外实习，校外资料收集，完成实习报告

4. 参考文献（12篇以上）

[1]许爽,苏玉,王伟.电动汽车锂离子电池组内散热特性的数值模拟[j].科学技术与工程,2018,18(16):55-61.

[2]向南秀. 电动汽车用锂离子电池组散热结构设计及优化[d].西南交通大学,2018.

[3]罗宗鸿. 电动汽车电池热特性及电池组风冷散热研究[d].南昌航空大学,2018.