电动汽车锂离子电池热特性分析及液冷性能优化

动力电池作为新能源汽车的关键部件之一,积极研发新能源汽车尤其是电动汽车促进了动力电池技术的进步。但是,电池在复杂工况下存在的发热问题对自身热安全性影响很大。因此,为了避免发热问题影响电池的正常使用,需要对其热特性进行分析后采取有效的热管理。具体研究内容如下:1.阐述了锂离子电池结构以及生热机理并建立生热速率模型,同时分析不同种类锂离子电池热失控及影响因素。建立锂离子电池温度场模型并计算电池的热物性参数。2.为了分析电池的发热行为,首先通过试验探究环境温度对放电容量、电压的影响;其次,利用混合功率脉冲特性法测得不同环境温度和不同SOC下的电池内阻并进行多项式拟合;最后,仿真分析单体电池在不同放电倍率下的温升情况并与试验探究的温升曲线进行对比,验证了发热模型的准确性。3.设计液冷板进行电池模组在1C放电倍率下的散热分析。采用单因素与多因素变量相结合的分析方法,设计正交试验分析冷却开启温度、流速以及冷却液温度的散热效果。基于正交试验结果进行综合目标优化研究,以电池最高温度和温差为综合评价目标探究出最佳效果。4.试验探究不同匀速工况下的电池包温升,仿真分析其内部的发热情况。将试验采集的电池包温升曲线与仿真监测的曲线进行对比,充分证明了电池包热模型的可靠性。继续探究其他车速下的电池包温升情况,建立车速、电池包最高温度以及行驶时间之间的多项式关系,为热管理温度预测提供指导。5.基于对模组散热性能的优化研究,设计液冷板对高速行驶的电池包散热,并采取在电池间隙填充不同类型导热胶的措施进行液冷性能优化,结果表明:布置液冷板以及电池间隙填充导热胶可以明显降低电池包最高温度,提高内部温度分布均匀度。根据锂离子电池在不同放电工况下的热特性分析结果,采用液冷方式对锂离子电池散热并进行液冷性能优化。液冷性能优化的结果将为电池热管理策略的开发提供指导,以便进一步提高电动汽车的热安全性。