基于热管技术的汽车动力电池组热控系统研究

随着能源短缺和环境污染的问题越来越严重，电动汽车受到了各个国家的高度关注。作为电动汽车能量来源的锂离子电池由于具有工作电压高、比能量大、循环寿命长等优点，迅速成为了人们研究的热点，但锂离子电池的热安全性问题是制约其推广的主要因素之一。 为了使电池性能达到最佳，延长其使用寿命，消除潜在危险，需要将电池温度控制在正常的工作范围内并减少电池组内各单体电池的不均匀性。针对以上情况，本文利用实验与模拟相结合的方法研究了锂离子电池在工作过程中的热特性。基于强制对流理论创新性的将热管、铝板、翅片应用于动力电池散热解决方案。本文研究工作主要从以下几方面展开： （1）分析了开发锂离子电池热管理系统的必要性，同时阐述了各种散热方式的国内外研究现状、热管的工作原理及应用领域。 （2）对锂离子电池的工作原理，产热机理进行了描述，分析了温度对电池充电、放电、内阻、寿命等性能的影响。 （3）研究了锂离子电池的热特性，在隔热环境下对电池单体进行了热参数测量，得到发热功率关于电流强度的函数、电池的等效比热容。此外，根据串并联热阻原理计算得到了电池沿三个正交方向的导热系数。 （4）设计一款由铝板、热管、翅片组合而成的散热模组，并利用该模组对电池单体在2.5C倍率下进行放电实验，同时利用模组与风冷结合方式对电池单体在2.5C倍率下进行放电实验，最后将这两组实验温度变化情况与在密闭隔热条件下放电的结果进行对比分析。 （5）利用仿真分析软件Icepak对锂离子动力电池建立热效应模型，确定热模型的初始条件与定解条件，实现电池生热温度场的仿真，得到电池单体的温度场分布，并与实验结果进行对比研究。 （6）设计并优化了电池组箱体与翅片结构，对其应用于电池组散热进行了仿真模拟，讨论了温度分布情况。