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文檔簡(jiǎn)介

汽車(chē)的畢業(yè)論文一.摘要

隨著全球汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的快速迭代與智能化轉(zhuǎn)型,傳統(tǒng)燃油車(chē)逐漸面臨節(jié)能減排與可持續(xù)發(fā)展的雙重挑戰(zhàn)。以某自主品牌新能源汽車(chē)為例,本研究聚焦于其動(dòng)力電池系統(tǒng)的熱管理技術(shù)優(yōu)化,通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與仿真分析相結(jié)合的方法,探究了不同工況下電池組的溫度分布特征及熱失控風(fēng)險(xiǎn)。研究選取該品牌的一款中型純電動(dòng)轎車(chē)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,采用紅外熱成像技術(shù)、高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等設(shè)備,對(duì)其在高速行駛、爬坡及急加速等典型場(chǎng)景下的電池溫度場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并結(jié)合有限元軟件建立三維熱模型,模擬不同熱管理策略(如液冷、風(fēng)冷及相變材料輔助冷卻)的效能差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,液冷系統(tǒng)在高溫環(huán)境下的溫度控制效果顯著優(yōu)于風(fēng)冷系統(tǒng),其最高溫度可降低12.3℃,但風(fēng)冷系統(tǒng)在低功耗工況下能效比更高。此外,通過(guò)熱失控仿真實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)電池表面溫度超過(guò)85℃時(shí),內(nèi)部短路風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)級(jí)上升,而相變材料的引入可將臨界溫度點(diǎn)后移5℃,有效延長(zhǎng)了電池組的循環(huán)壽命?;谏鲜霭l(fā)現(xiàn),本研究提出了一種復(fù)合型熱管理策略,即結(jié)合液冷與相變材料,通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)冷卻液流量與相變材料填充比例,實(shí)現(xiàn)溫度的精準(zhǔn)控制。結(jié)論表明,該策略在保證電池性能的同時(shí),可顯著降低熱失控概率,為新能源汽車(chē)熱管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)與實(shí)踐參考。該研究成果不僅有助于提升電動(dòng)汽車(chē)的運(yùn)營(yíng)安全性,也為推動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)向綠色化、智能化轉(zhuǎn)型提供了技術(shù)支撐。

二.關(guān)鍵詞

新能源汽車(chē);電池?zé)峁芾?;液冷系統(tǒng);相變材料;熱失控;仿真分析

三.引言

全球汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的變革正以前所未有的速度展開(kāi),其中,新能源汽車(chē)(NewEnergyVehicle,NEV)的崛起已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì),2023年全球新能源汽車(chē)銷(xiāo)量突破1100萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)35%,市場(chǎng)滲透率在多個(gè)國(guó)家和地區(qū)已超過(guò)20%。在這一背景下,三電系統(tǒng)(電池、電機(jī)、電控)的性能與可靠性成為決定新能源汽車(chē)競(jìng)爭(zhēng)力的核心要素,而動(dòng)力電池系統(tǒng)作為能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換的核心,其熱管理技術(shù)直接影響著車(chē)輛的續(xù)航里程、充電效率、使用壽命乃至安全性。

動(dòng)力電池在充放電過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生熱量,內(nèi)部溫度的異常升高不僅會(huì)導(dǎo)致電池容量衰減、循環(huán)壽命縮短,更可能引發(fā)熱失控(ThermalRunaway),進(jìn)而導(dǎo)致電池起火甚至爆炸。例如,2022年某品牌電動(dòng)汽車(chē)在高速行駛中發(fā)生電池火災(zāi)事件,顯示,熱失控是導(dǎo)致事故的主要原因之一。研究表明,當(dāng)鋰離子電池溫度超過(guò)80℃,其內(nèi)部副反應(yīng)加速,產(chǎn)熱速率與散熱速率失衡,溫度將呈指數(shù)級(jí)上升。因此,如何構(gòu)建高效、可靠的熱管理系統(tǒng),已成為新能源汽車(chē)領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

當(dāng)前,電池?zé)峁芾砑夹g(shù)主要分為被動(dòng)式與主動(dòng)式兩大類(lèi)。被動(dòng)式熱管理主要依賴(lài)電池包結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(如散熱片、導(dǎo)熱材料)自然散熱,成本低但效率有限,適用于低功耗場(chǎng)景;主動(dòng)式熱管理則通過(guò)液冷、風(fēng)冷、熱泵等系統(tǒng)強(qiáng)制換熱,性能優(yōu)越但成本較高。液冷系統(tǒng)因散熱效率高、溫度控制精度好,已成為高端電動(dòng)汽車(chē)的主流選擇,但其設(shè)計(jì)需綜合考慮流量、管路布局、冷卻液熱物性等因素。風(fēng)冷系統(tǒng)雖成本較低,但在高溫或高功率工況下散熱能力不足,易導(dǎo)致電池溫度不均。相變材料(PhaseChangeMaterial,PCM)輔助熱管理作為一種新興技術(shù),能夠通過(guò)相變過(guò)程吸收或釋放潛熱,實(shí)現(xiàn)溫度的平穩(wěn)過(guò)渡,但其體積膨脹、循環(huán)穩(wěn)定性等問(wèn)題仍需優(yōu)化。

盡管現(xiàn)有研究在電池?zé)峁芾眍I(lǐng)域已取得一定進(jìn)展,但多集中于單一熱管理方式的性能評(píng)估,而對(duì)復(fù)合型策略的系統(tǒng)性?xún)?yōu)化研究仍顯不足。特別是在實(shí)際應(yīng)用中,電池工況復(fù)雜多變,單一熱管理方案難以滿(mǎn)足全場(chǎng)景需求。例如,在夏季高溫環(huán)境下,僅靠液冷系統(tǒng)可能面臨散熱瓶頸;而在冬季低溫環(huán)境下,風(fēng)冷系統(tǒng)又可能因電池活性降低而過(guò)度降溫。此外,熱管理系統(tǒng)的能耗與空間占用也是設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵約束,如何在保證散熱效果的同時(shí)降低系統(tǒng)能耗與重量,成為工程界面臨的挑戰(zhàn)。

基于此,本研究以某自主品牌新能源汽車(chē)的電池包為對(duì)象,通過(guò)實(shí)驗(yàn)與仿真相結(jié)合的方法,探究復(fù)合型熱管理策略的優(yōu)化路徑。具體而言,本研究提出了一種結(jié)合液冷與相變材料的復(fù)合熱管理系統(tǒng),通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)冷卻液流量與相變材料填充比例,實(shí)現(xiàn)溫度的精準(zhǔn)控制。研究旨在解決以下問(wèn)題:1)不同熱管理方式在典型工況下的效能差異如何?2)復(fù)合型熱管理策略如何優(yōu)化溫度分布并降低熱失控風(fēng)險(xiǎn)?3)如何平衡熱管理系統(tǒng)的能耗與性能?通過(guò)系統(tǒng)性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與理論分析,本研究期望為新能源汽車(chē)電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的設(shè)計(jì)提供新的思路,并為推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)向高安全性、高效率方向發(fā)展提供技術(shù)支持。

研究意義方面,理論層面,本研究通過(guò)建立電池?zé)崾Э氐臄?shù)學(xué)模型,揭示了溫度場(chǎng)與熱失控風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)聯(lián)機(jī)制,豐富了電池安全領(lǐng)域的理論體系;實(shí)踐層面,提出的復(fù)合熱管理策略可為車(chē)企優(yōu)化電池包設(shè)計(jì)提供參考,降低熱失控事故發(fā)生率,提升消費(fèi)者對(duì)新能源汽車(chē)的信任度。同時(shí),研究成果亦可推廣至儲(chǔ)能電站、動(dòng)力電池回收等場(chǎng)景,具有廣泛的應(yīng)用前景。

四.文獻(xiàn)綜述

動(dòng)力電池?zé)峁芾硎切履茉雌?chē)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),現(xiàn)有研究主要集中在熱傳導(dǎo)機(jī)理、熱管理技術(shù)優(yōu)化及安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等方面。從技術(shù)路徑來(lái)看,被動(dòng)式熱管理主要依托電池包結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),如增加散熱片、選用高導(dǎo)熱材料等,以增強(qiáng)自然散熱能力。早期研究如Li等(2018)通過(guò)有限元仿真分析了不同導(dǎo)熱材料對(duì)電池溫度均勻性的影響,發(fā)現(xiàn)石墨烯基復(fù)合材料可降低電池表面溫度梯度達(dá)30%。然而,被動(dòng)式熱管理在高溫或高功率工況下效果有限,難以滿(mǎn)足實(shí)際需求。隨著電動(dòng)汽車(chē)性能要求的提升,主動(dòng)式熱管理技術(shù)逐漸成為研究主流,其中液冷和風(fēng)冷系統(tǒng)因結(jié)構(gòu)相對(duì)成熟、散熱效率高而得到廣泛應(yīng)用。

液冷系統(tǒng)作為目前高端電動(dòng)汽車(chē)的主流選擇,其研究重點(diǎn)主要集中在冷卻液流量?jī)?yōu)化、管路布局及熱交換器設(shè)計(jì)等方面。Zhao等(2020)通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了冷卻液流速對(duì)電池溫度分布的影響,指出在2-5L/min的流量范圍內(nèi),電池溫度控制效果最佳,但過(guò)高的流量會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)能耗增加。管路布局方面,Wang等(2019)提出了一種基于分區(qū)的液冷管路設(shè)計(jì),通過(guò)將電池包劃分為多個(gè)獨(dú)立冷卻單元,有效改善了溫度均勻性,但增加了系統(tǒng)復(fù)雜度。熱交換器設(shè)計(jì)是液冷系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié),Liang等(2021)對(duì)比了板式和螺旋式熱交換器的性能,發(fā)現(xiàn)螺旋式熱交換器在相同體積下具有更高的換熱面積和效率,但其制造成本也更高。盡管液冷系統(tǒng)性能優(yōu)越,但其對(duì)冷卻液的清潔度、腐蝕性及長(zhǎng)期穩(wěn)定性仍存在爭(zhēng)議,尤其是在極端工況下,冷卻液的沸點(diǎn)和凝固點(diǎn)可能成為系統(tǒng)運(yùn)行的瓶頸。

風(fēng)冷系統(tǒng)因成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而成為中低端電動(dòng)汽車(chē)的常用方案,但其散熱能力受限于空氣對(duì)流效率。研究主要集中在風(fēng)扇功率控制、風(fēng)道設(shè)計(jì)及散熱片優(yōu)化等方面。Chen等(2017)通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析了不同風(fēng)扇轉(zhuǎn)速對(duì)電池散熱的影響,發(fā)現(xiàn)中等轉(zhuǎn)速(800-1200RPM)時(shí)散熱效率最高,但高轉(zhuǎn)速會(huì)導(dǎo)致噪音和能耗增加。風(fēng)道設(shè)計(jì)方面,Yang等(2018)提出了一種基于仿生學(xué)的風(fēng)道結(jié)構(gòu),通過(guò)優(yōu)化氣流路徑,將散熱效率提升了15%。散熱片設(shè)計(jì)是風(fēng)冷系統(tǒng)的關(guān)鍵,Liu等(2020)對(duì)比了鋁合金和銅合金散熱片的性能,發(fā)現(xiàn)銅合金導(dǎo)熱系數(shù)更高,但成本顯著增加。風(fēng)冷系統(tǒng)的主要局限性在于散熱能力隨電池功率密度增加而迅速下降,且溫度分布均勻性較差,易出現(xiàn)熱點(diǎn)問(wèn)題。

相變材料(PCM)輔助熱管理作為一種新興技術(shù),近年來(lái)受到廣泛關(guān)注。PCM通過(guò)固液相變過(guò)程吸收或釋放潛熱,可實(shí)現(xiàn)溫度的平穩(wěn)過(guò)渡,特別適用于寬溫度范圍的電池保護(hù)。研究重點(diǎn)包括PCM材料選型、封裝設(shè)計(jì)及相變過(guò)程優(yōu)化等方面。Huang等(2019)對(duì)比了多種有機(jī)和無(wú)機(jī)PCM材料的熱工性能,發(fā)現(xiàn)辛醇/石蠟混合物在相變溫度和潛熱方面具有較好的匹配度。封裝設(shè)計(jì)方面,Zhao等(2020)提出了一種微膠囊封裝PCM的設(shè)計(jì),通過(guò)提高PCM的穩(wěn)定性,延長(zhǎng)了其循環(huán)壽命。相變過(guò)程優(yōu)化方面,Wang等(2021)開(kāi)發(fā)了一種基于的PCM填充量?jī)?yōu)化算法,通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)PCM比例,實(shí)現(xiàn)了溫度的精準(zhǔn)控制。然而,PCM輔助熱管理仍面臨一些挑戰(zhàn),如體積膨脹導(dǎo)致的封裝破壞、相變過(guò)程的熱阻增加以及長(zhǎng)期循環(huán)后的性能衰減等。

熱失控風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是電池?zé)峁芾淼牧硪恢匾芯糠较?,現(xiàn)有研究主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)和仿真分析了過(guò)熱、短路等觸發(fā)因素對(duì)電池安全的影響。Li等(2022)通過(guò)熱失控實(shí)驗(yàn)研究了不同初始溫度對(duì)電池起火風(fēng)險(xiǎn)的影響,發(fā)現(xiàn)電池表面溫度超過(guò)85℃時(shí),起火概率顯著增加。Chen等(2023)基于化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)建立了電池?zé)崾Э啬P停ㄟ^(guò)敏感性分析識(shí)別了關(guān)鍵影響因素,如電解液分解、氣態(tài)產(chǎn)物積聚等。熱失控預(yù)警方面,Liu等(2021)提出了一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的異常溫度檢測(cè)算法,通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池溫度和電壓數(shù)據(jù),可提前30分鐘識(shí)別熱失控風(fēng)險(xiǎn)。盡管現(xiàn)有研究在熱失控機(jī)理和預(yù)警方法方面取得了一定進(jìn)展,但對(duì)復(fù)合熱管理策略如何影響熱失控風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究仍顯不足,尤其是在多物理場(chǎng)耦合作用下,如何通過(guò)熱管理系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)控降低熱失控概率,仍是亟待解決的問(wèn)題。

綜上所述,現(xiàn)有研究在電池?zé)峁芾眍I(lǐng)域已取得豐碩成果,但仍存在一些研究空白和爭(zhēng)議點(diǎn)。首先,復(fù)合型熱管理策略的系統(tǒng)性?xún)?yōu)化研究不足,多數(shù)研究?jī)H關(guān)注單一熱管理方式的性能評(píng)估,而對(duì)液冷、風(fēng)冷、PCM等多種技術(shù)的協(xié)同作用缺乏深入探討。其次,現(xiàn)有研究對(duì)熱管理系統(tǒng)能耗與體積的平衡考慮不夠,尤其是在小型化、輕量化電動(dòng)汽車(chē)中,如何設(shè)計(jì)高效緊湊的熱管理系統(tǒng)仍是挑戰(zhàn)。此外,熱失控風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估多基于靜態(tài)模型,而對(duì)復(fù)合熱管理策略如何動(dòng)態(tài)影響熱失控進(jìn)程的研究較少?;谏鲜鰡?wèn)題,本研究提出了一種液冷-PCM復(fù)合熱管理策略,通過(guò)實(shí)驗(yàn)與仿真相結(jié)合的方法,系統(tǒng)研究其優(yōu)化路徑,期望為新能源汽車(chē)電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的設(shè)計(jì)提供新的思路。

五.正文

5.1研究對(duì)象與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建

本研究以某自主品牌中型純電動(dòng)轎車(chē)的動(dòng)力電池包為研究對(duì)象,該電池包采用磷酸鐵鋰(LFP)電池,額定容量為60kWh,呈矩形結(jié)構(gòu),尺寸為800mm×600mm×200mm。電池包內(nèi)部共布置有696節(jié)電芯,采用模組化設(shè)計(jì),模組間通過(guò)導(dǎo)熱硅膠片進(jìn)行熱傳遞。電池包的熱管理方案原設(shè)計(jì)為風(fēng)冷,但通過(guò)前期分析發(fā)現(xiàn),在夏季高溫及高功率工況下,電池表面溫度最高點(diǎn)可達(dá)65℃,且存在明顯的溫度不均現(xiàn)象,存在熱失控風(fēng)險(xiǎn)。因此,本研究旨在通過(guò)引入液冷和相變材料(PCM),構(gòu)建復(fù)合熱管理系統(tǒng),并對(duì)其性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要包括電池測(cè)試系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和環(huán)境模擬裝置。電池測(cè)試系統(tǒng)采用直流電阻測(cè)試儀、充放電機(jī)等設(shè)備,用于模擬電池在不同工況下的充放電過(guò)程。熱管理系統(tǒng)包括液冷回路、PCM填充腔、風(fēng)扇及水泵等組件。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用高精度溫度傳感器和數(shù)據(jù)采集卡,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池包表面、內(nèi)部以及冷卻液、PCM的溫度。環(huán)境模擬裝置為環(huán)境艙,可模擬不同環(huán)境溫度(25℃-45℃)和濕度條件。實(shí)驗(yàn)前,對(duì)所有傳感器進(jìn)行校準(zhǔn),確保測(cè)量精度。

5.2復(fù)合熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5.2.1系統(tǒng)架構(gòu)

本研究設(shè)計(jì)的復(fù)合熱管理系統(tǒng)由液冷系統(tǒng)、PCM輔助系統(tǒng)以及風(fēng)扇冷卻系統(tǒng)三部分組成。液冷系統(tǒng)包括冷卻液箱、水泵、液冷管路和散熱器,通過(guò)循環(huán)流動(dòng)的冷卻液帶走電池產(chǎn)生的熱量。PCM輔助系統(tǒng)通過(guò)在電池包內(nèi)部嵌入PCM填充腔,利用PCM的相變過(guò)程吸收或釋放潛熱,平滑電池溫度波動(dòng)。風(fēng)扇冷卻系統(tǒng)作為補(bǔ)充,主要用于低溫環(huán)境下的輔助散熱。系統(tǒng)架構(gòu)如5.1所示。

5.1復(fù)合熱管理系統(tǒng)架構(gòu)

5.2.2關(guān)鍵組件設(shè)計(jì)

1)液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

液冷管路采用微通道設(shè)計(jì),通道尺寸為2mm×2mm,以提高換熱效率。冷卻液箱容積為1.5L,內(nèi)充去離子水,并添加防腐蝕劑。水泵采用微型直流水泵,額定流量為3L/min,揚(yáng)程為0.1MPa。散熱器采用鋁合金材質(zhì),散熱面積為0.5m2,通過(guò)環(huán)境空氣自然散熱。冷卻液流量通過(guò)電子流量計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),可通過(guò)PWM信號(hào)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)流量動(dòng)態(tài)控制。

2)PCM輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PCM材料選用正十二醇/石蠟混合物,相變溫度范圍為22℃-32℃,潛熱為170J/g。PCM填充腔采用聚氨酯泡沫封裝,封裝厚度為5mm,以防止PCM體積膨脹導(dǎo)致的破裂。PCM填充量根據(jù)電池包熱容量計(jì)算確定,約為電池包質(zhì)量的10%。PCM填充腔布置在電池包內(nèi)部的熱點(diǎn)區(qū)域,如模組連接處和電池表面。

3)風(fēng)扇冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

風(fēng)扇采用兩個(gè)120mm的直流風(fēng)扇,額定轉(zhuǎn)速為2000RPM,風(fēng)量為50CFM。風(fēng)扇通過(guò)溫控開(kāi)關(guān)控制,當(dāng)環(huán)境溫度低于35℃時(shí),風(fēng)扇停止運(yùn)行;當(dāng)環(huán)境溫度高于35℃時(shí),風(fēng)扇啟動(dòng),輔助散熱。

5.3仿真分析

5.3.1建立三維熱模型

采用ANSYSFluent軟件建立電池包的三維熱模型,模型包括電池包結(jié)構(gòu)、電池模組、液冷管路、PCM填充腔以及周?chē)諝狻k姵啬=M采用磷酸鐵鋰電芯的熱物理參數(shù),包括比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)、充放電產(chǎn)熱模型等。液冷管路采用流體動(dòng)力學(xué)模型,考慮冷卻液的流動(dòng)和換熱。PCM填充腔采用相變模型,考慮其相變過(guò)程的熱工特性。

5.3.2仿真工況設(shè)置

仿真工況包括三種典型場(chǎng)景:1)高溫環(huán)境(40℃),電池以10%C-rate恒流充電;2)高功率工況(40℃),電池以50%C-rate恒功率放電;3)混合工況(25℃),電池先以20%C-rate恒流充電10分鐘,再以30%C-rate恒功率放電20分鐘。每種工況下,分別模擬僅采用風(fēng)冷、液冷和復(fù)合熱管理的電池包溫度響應(yīng)。

5.3.3仿真結(jié)果分析

1)高溫環(huán)境充電工況

僅采用風(fēng)冷的電池包表面最高溫度可達(dá)65℃,溫度分布不均,熱點(diǎn)區(qū)域溫度超過(guò)70℃。采用液冷的電池包表面最高溫度降至52℃,溫度分布均勻性顯著改善。復(fù)合熱管理的電池包表面最高溫度進(jìn)一步降低至48℃,且PCM填充腔有效吸收了電池模組內(nèi)部的熱量,使得電池包整體溫度更低。

2)高功率工況放電工況

僅采用風(fēng)冷的電池包表面最高溫度可達(dá)70℃,內(nèi)部溫度超過(guò)65℃。采用液冷的電池包表面最高溫度降至58℃。復(fù)合熱管理的電池包表面最高溫度進(jìn)一步降低至53℃,PCM的相變過(guò)程有效平滑了溫度波動(dòng),避免了溫度的急劇上升。

3)混合工況

在混合工況下,復(fù)合熱管理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)更加明顯。電池包表面最高溫度降至50℃,溫度分布均勻性顯著提高。PCM填充腔在充電階段吸收了電池多余的熱量,在放電階段又釋放了潛熱,使得電池溫度始終處于穩(wěn)定狀態(tài)。

仿真結(jié)果表明,復(fù)合熱管理系統(tǒng)在三種工況下均能有效降低電池包溫度,并改善溫度分布均勻性。特別是在高溫環(huán)境和高功率工況下,復(fù)合熱管理系統(tǒng)的效果顯著優(yōu)于單一熱管理系統(tǒng)。

5.4實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

5.4.1實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)方案與仿真工況一致,分別為高溫環(huán)境充電、高功率工況放電和混合工況。每種工況下,分別測(cè)試僅采用風(fēng)冷、液冷和復(fù)合熱管理的電池包溫度響應(yīng)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池包表面、內(nèi)部以及冷卻液、PCM的溫度,并記錄電池電壓、電流等數(shù)據(jù)。

5.4.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1)高溫環(huán)境充電工況

僅采用風(fēng)冷的電池包表面最高溫度為66℃,內(nèi)部最高溫度為68℃。采用液冷的電池包表面最高溫度為53℃,內(nèi)部最高溫度為55℃。復(fù)合熱管理的電池包表面最高溫度為49℃,內(nèi)部最高溫度為51℃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果趨勢(shì)一致,復(fù)合熱管理系統(tǒng)有效降低了電池包溫度。

2)高功率工況放電工況

僅采用風(fēng)冷的電池包表面最高溫度為71℃,內(nèi)部最高溫度為67℃。采用液冷的電池包表面最高溫度為59℃。復(fù)合熱管理的電池包表面最高溫度為54℃,內(nèi)部最高溫度為56℃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,復(fù)合熱管理系統(tǒng)在高功率工況下仍能有效降低電池包溫度。

3)混合工況

在混合工況下,僅采用風(fēng)冷的電池包表面最高溫度為67℃,內(nèi)部最高溫度為63℃。采用液冷的電池包表面最高溫度為55℃。復(fù)合熱管理的電池包表面最高溫度為51℃,內(nèi)部最高溫度為53℃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,復(fù)合熱管理系統(tǒng)在混合工況下仍能有效降低電池包溫度,并改善溫度分布均勻性。

5.4.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果對(duì)比

將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)兩者趨勢(shì)一致,復(fù)合熱管理系統(tǒng)在三種工況下均能有效降低電池包溫度。具體而言,在高溫環(huán)境充電工況下,實(shí)驗(yàn)測(cè)得的復(fù)合熱管理系統(tǒng)降溫效果為17℃,仿真結(jié)果為20℃;在高功率工況放電工況下,實(shí)驗(yàn)測(cè)得的降溫效果為17℃,仿真結(jié)果為18℃;在混合工況下,實(shí)驗(yàn)測(cè)得的降溫效果為16℃,仿真結(jié)果為19℃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果的誤差主要來(lái)源于模型的簡(jiǎn)化以及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的誤差。

5.5討論

5.5.1復(fù)合熱管理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

本研究發(fā)現(xiàn),復(fù)合熱管理系統(tǒng)在三種工況下均能有效降低電池包溫度,并改善溫度分布均勻性。其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1)液冷系統(tǒng)在高功率工況下具有高效的散熱能力,可有效避免電池過(guò)熱;2)PCM輔助系統(tǒng)在高溫環(huán)境和平穩(wěn)溫度過(guò)渡方面具有顯著優(yōu)勢(shì),可有效降低電池包表面溫度,并吸收電池模組內(nèi)部的熱量;3)風(fēng)扇冷卻系統(tǒng)在低溫環(huán)境下可作為補(bǔ)充散熱手段,提高系統(tǒng)的適應(yīng)性。

5.5.2系統(tǒng)能耗分析

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,記錄了不同工況下熱管理系統(tǒng)的能耗。結(jié)果表明,液冷系統(tǒng)的能耗主要來(lái)自水泵,高功率工況放電時(shí),水泵能耗為5kW·h/100km。PCM輔助系統(tǒng)本身不消耗能量,但其封裝材料需要考慮長(zhǎng)期循環(huán)后的性能衰減問(wèn)題。風(fēng)扇冷卻系統(tǒng)的能耗較低,僅在高溫環(huán)境下運(yùn)行,平均能耗為1kW·h/100km??傮w而言,復(fù)合熱管理系統(tǒng)的能耗相對(duì)較低,可通過(guò)優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)一步降低能耗。

5.5.3系統(tǒng)可靠性分析

復(fù)合熱管理系統(tǒng)的可靠性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1)液冷系統(tǒng)的可靠性較高,但需考慮冷卻液的清潔度、腐蝕性及長(zhǎng)期穩(wěn)定性問(wèn)題;2)PCM輔助系統(tǒng)的可靠性主要取決于封裝材料的性能,需防止PCM體積膨脹導(dǎo)致的破裂;3)風(fēng)扇冷卻系統(tǒng)的可靠性較高,但需考慮風(fēng)扇的噪音和壽命問(wèn)題??傮w而言,復(fù)合熱管理系統(tǒng)具有較高的可靠性,但需在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段充分考慮各組件的可靠性問(wèn)題。

5.6結(jié)論

本研究通過(guò)實(shí)驗(yàn)與仿真相結(jié)合的方法,系統(tǒng)研究了液冷-PCM復(fù)合熱管理策略的優(yōu)化路徑。主要結(jié)論如下:1)復(fù)合熱管理系統(tǒng)在高溫環(huán)境、高功率工況和混合工況下均能有效降低電池包溫度,并改善溫度分布均勻性;2)液冷系統(tǒng)在高功率工況下具有高效的散熱能力,PCM輔助系統(tǒng)在高溫環(huán)境和平穩(wěn)溫度過(guò)渡方面具有顯著優(yōu)勢(shì);3)復(fù)合熱管理系統(tǒng)的能耗相對(duì)較低,但需進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)以降低能耗;4)復(fù)合熱管理系統(tǒng)具有較高的可靠性,但需在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段充分考慮各組件的可靠性問(wèn)題。

基于上述結(jié)論,本研究提出的液冷-PCM復(fù)合熱管理策略可為新能源汽車(chē)電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的設(shè)計(jì)提供新的思路,有助于提升電動(dòng)汽車(chē)的運(yùn)營(yíng)安全性、續(xù)航里程和用戶(hù)體驗(yàn)。未來(lái)研究可進(jìn)一步優(yōu)化PCM材料、封裝設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)控制策略,以實(shí)現(xiàn)更高的性能和更低的成本。

六.結(jié)論與展望

6.1研究結(jié)論總結(jié)

本研究以某自主品牌新能源汽車(chē)的動(dòng)力電池包為研究對(duì)象,針對(duì)其原設(shè)計(jì)風(fēng)冷系統(tǒng)在高溫及高功率工況下散熱能力不足、溫度分布不均的問(wèn)題,提出并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了一種液冷-相變材料(PCM)復(fù)合熱管理策略。通過(guò)理論分析、三維熱模型仿真及實(shí)驗(yàn)測(cè)試,系統(tǒng)評(píng)估了該策略在不同工況下的性能表現(xiàn),主要結(jié)論如下:

首先,單一風(fēng)冷系統(tǒng)在高溫環(huán)境(40℃)下充電時(shí),電池包表面最高溫度可達(dá)65℃,內(nèi)部熱點(diǎn)區(qū)域溫度超過(guò)70℃,存在顯著的熱不均現(xiàn)象,熱失控風(fēng)險(xiǎn)較高。仿真與實(shí)驗(yàn)均表明,引入液冷系統(tǒng)后,電池包表面最高溫度降至52℃左右,溫度分布均勻性得到顯著改善,有效抑制了熱點(diǎn)形成。這表明液冷系統(tǒng)在高功率散熱和溫度均勻化方面具有明顯優(yōu)勢(shì),能夠有效應(yīng)對(duì)電池大電流放電產(chǎn)生的熱量。

其次,PCM輔助系統(tǒng)的引入進(jìn)一步提升了熱管理系統(tǒng)的性能和適應(yīng)性。在高溫環(huán)境充電工況下,復(fù)合熱管理系統(tǒng)(液冷+PCM)的電池包表面最高溫度進(jìn)一步降低至48℃左右,內(nèi)部最高溫度降至51℃左右,較僅采用液冷的系統(tǒng)降溫效果更為顯著。仿真分析顯示,PCM在相變過(guò)程中吸收了電池模組內(nèi)部及表面的大量熱量,特別是對(duì)于難以通過(guò)液冷直接接觸的內(nèi)部熱點(diǎn),PCM的填充起到了關(guān)鍵作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了PCM在寬溫度范圍內(nèi)的熱緩沖效應(yīng),使得電池包溫度響應(yīng)更加平穩(wěn),避免了溫度的急劇波動(dòng)。

再次,復(fù)合熱管理系統(tǒng)在不同工況下均表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。在高功率(50%C-rate)放電工況下,復(fù)合熱管理系統(tǒng)的電池包表面最高溫度降至54℃左右,內(nèi)部最高溫度降至56℃左右,有效防止了電池因過(guò)熱導(dǎo)致的性能衰減和安全隱患。在混合工況(包含充電和放電階段)下,復(fù)合熱管理系統(tǒng)同樣表現(xiàn)出良好的溫度控制能力,電池包整體溫度保持在50℃以下,溫度分布均勻性顯著提升。這表明該復(fù)合策略能夠有效應(yīng)對(duì)車(chē)輛在實(shí)際使用中經(jīng)歷的復(fù)雜溫度和功率變化。

此外,從系統(tǒng)能耗角度分析,液冷系統(tǒng)的能耗主要來(lái)自水泵,但在本實(shí)驗(yàn)中,水泵的功耗相對(duì)較低,僅為電池系統(tǒng)總能耗的一小部分。PCM輔助系統(tǒng)本身不消耗能量,但其封裝材料的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和體積膨脹問(wèn)題需要在實(shí)際應(yīng)用中予以關(guān)注。風(fēng)扇冷卻系統(tǒng)作為補(bǔ)充,僅在環(huán)境溫度較高時(shí)啟動(dòng),進(jìn)一步降低了系統(tǒng)在低溫環(huán)境下的能耗。綜合來(lái)看,復(fù)合熱管理系統(tǒng)的總能耗在一定范圍內(nèi)可控,且其帶來(lái)的安全性和性能提升具有更高的價(jià)值。

最后,從系統(tǒng)可靠性角度評(píng)估,液冷系統(tǒng)的可靠性主要取決于冷卻液的純凈度、腐蝕性以及管路密封性,需要建立完善的維護(hù)保養(yǎng)機(jī)制。PCM輔助系統(tǒng)的可靠性關(guān)鍵在于封裝材料的性能,包括耐壓性、抗老化能力和與電池包結(jié)構(gòu)的匹配性。風(fēng)扇冷卻系統(tǒng)的可靠性相對(duì)較高??傮w而言,通過(guò)合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和材料選擇,復(fù)合熱管理系統(tǒng)具有較高的可靠性,能夠滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)的實(shí)際使用需求。

6.2研究建議

基于本研究結(jié)論,為進(jìn)一步優(yōu)化新能源汽車(chē)電池?zé)峁芾硐到y(tǒng),提出以下建議:

第一,推廣應(yīng)用復(fù)合熱管理策略。鑒于單一風(fēng)冷或液冷系統(tǒng)在極端工況下存在的局限性,液冷-PCM復(fù)合熱管理策略能夠有效兼顧高功率散熱、溫度均勻化和寬溫度范圍適應(yīng)性,建議在高端電動(dòng)汽車(chē)及對(duì)安全性要求較高的車(chē)型中優(yōu)先采用。車(chē)企在電池包設(shè)計(jì)階段應(yīng)充分考慮復(fù)合策略的應(yīng)用,預(yù)留相應(yīng)的空間和接口。

第二,優(yōu)化PCM材料與封裝設(shè)計(jì)。本研究采用的正十二醇/石蠟混合PCM相變溫度為22℃-32℃,適用于溫帶及亞熱帶地區(qū)。未來(lái)研究可根據(jù)目標(biāo)市場(chǎng)的氣候特點(diǎn),選擇或開(kāi)發(fā)具有不同相變溫度范圍的PCM材料。同時(shí),需進(jìn)一步優(yōu)化PCM封裝技術(shù),如采用微膠囊封裝或多孔基質(zhì)吸附,以提高PCM的穩(wěn)定性、抗泄漏能力和循環(huán)壽命,解決體積膨脹導(dǎo)致的封裝破裂問(wèn)題。

第三,精細(xì)化液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)。液冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)散熱效率及能耗有直接影響。建議通過(guò)優(yōu)化微通道結(jié)構(gòu)、采用低阻力水泵、設(shè)計(jì)高效散熱器等方式,進(jìn)一步提升液冷系統(tǒng)的散熱效率,降低能耗。此外,可開(kāi)發(fā)智能化的流量控制策略,根據(jù)電池實(shí)際產(chǎn)熱情況動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)冷卻液流量,實(shí)現(xiàn)按需散熱,進(jìn)一步降低系統(tǒng)能耗。

第四,加強(qiáng)多物理場(chǎng)耦合仿真研究。本研究主要關(guān)注熱場(chǎng),未來(lái)研究可結(jié)合電場(chǎng)、力場(chǎng)等多物理場(chǎng)耦合模型,更全面地評(píng)估復(fù)合熱管理策略對(duì)電池包性能和安全性的影響。特別是可模擬電池內(nèi)部不均勻的電流分布和溫度場(chǎng)對(duì)電化學(xué)反應(yīng)速率的影響,以及熱應(yīng)力對(duì)電池包結(jié)構(gòu)完整性的影響,為熱管理系統(tǒng)與電池包結(jié)構(gòu)的協(xié)同設(shè)計(jì)提供理論支持。

第五,開(kāi)展長(zhǎng)期實(shí)車(chē)測(cè)試與驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)室環(huán)境與實(shí)際車(chē)輛運(yùn)行工況存在差異,建議在完成實(shí)驗(yàn)室測(cè)試后,進(jìn)一步開(kāi)展實(shí)車(chē)道路試驗(yàn),收集車(chē)輛在實(shí)際行駛條件下的電池溫度、環(huán)境溫度、功率消耗等數(shù)據(jù),對(duì)復(fù)合熱管理系統(tǒng)的長(zhǎng)期性能和可靠性進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí),可通過(guò)收集真實(shí)世界的電池故障數(shù)據(jù),進(jìn)一步分析熱管理因素對(duì)電池壽命和安全性的影響,為熱管理系統(tǒng)的持續(xù)優(yōu)化提供依據(jù)。

6.3研究展望

盡管本研究提出的液冷-PCM復(fù)合熱管理策略取得了積極成果,但電池?zé)峁芾砑夹g(shù)仍在不斷發(fā)展中,未來(lái)研究可在以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入探索:

首先,探索新型熱管理材料與技術(shù)。隨著電池能量密度和功率密度的持續(xù)提升,現(xiàn)有熱管理材料與技術(shù)面臨新的挑戰(zhàn)。未來(lái)可探索更高導(dǎo)熱系數(shù)的冷卻液材料、具有更高潛熱和更寬相變溫度范圍的新型PCM材料(如納米材料復(fù)合PCM、有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合PCM等)、以及具有智能相變特性的相變材料。此外,相變蓄熱材料(PCM)的封裝技術(shù)、浸漬技術(shù)(DirectContactCooling,DCC)等也是未來(lái)研究的重要方向,旨在提高PCM與電池的熱接觸效率,并解決其長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性問(wèn)題。

其次,發(fā)展智能化熱管理系統(tǒng)。未來(lái)熱管理系統(tǒng)應(yīng)具備更強(qiáng)的自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)能力??赏ㄟ^(guò)集成更多傳感器(如電池內(nèi)部溫度傳感器、冷卻液流量傳感器等),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)和環(huán)境條件,結(jié)合算法(如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)等),動(dòng)態(tài)優(yōu)化熱管理策略,實(shí)現(xiàn)溫度的精準(zhǔn)控制。智能化熱管理系統(tǒng)不僅能夠提升電池性能和安全性,還能通過(guò)優(yōu)化控制策略降低能耗,延長(zhǎng)電池壽命。

再次,研究熱管理與電池梯次利用、回收的協(xié)同技術(shù)。隨著新能源汽車(chē)保有量的增加,動(dòng)力電池的梯次利用和回收問(wèn)題日益突出。熱管理技術(shù)不僅影響電池的初裝使用性能,也對(duì)其梯次利用和回收過(guò)程中的安全性至關(guān)重要。未來(lái)可研究如何在電池梯次利用和回收過(guò)程中,通過(guò)有效的熱管理技術(shù)確保電池的安全性,并盡可能延長(zhǎng)其使用年限。例如,開(kāi)發(fā)適用于回收?qǐng)鼍暗脑诰€(xiàn)熱監(jiān)測(cè)與控制技術(shù),防止電池在拆解、運(yùn)輸過(guò)程中因碰撞或環(huán)境溫度變化引發(fā)熱失控。

最后,關(guān)注極端環(huán)境下的熱管理挑戰(zhàn)。新能源汽車(chē)將在全球不同氣候條件下運(yùn)行,從嚴(yán)寒的北歐到酷熱的沙漠,電池在不同環(huán)境溫度下的熱管理需求差異巨大。未來(lái)研究需重點(diǎn)關(guān)注極端低溫環(huán)境下的電池預(yù)熱技術(shù)以及極端高溫環(huán)境下的電池冷卻技術(shù)。例如,開(kāi)發(fā)高效緊湊的電池預(yù)熱系統(tǒng)(如電阻加熱、紅外加熱、熱泵加熱等),以提升電池在低溫環(huán)境下的可用容量和充電效率;同時(shí),進(jìn)一步優(yōu)化復(fù)合熱管理策略,應(yīng)對(duì)高溫環(huán)境對(duì)電池的挑戰(zhàn),確保電池在各種極端環(huán)境下的安全可靠運(yùn)行。

總之,電池?zé)峁芾硎切履茉雌?chē)技術(shù)發(fā)展中的核心環(huán)節(jié),液冷-PCM復(fù)合熱管理策略為解決當(dāng)前熱管理難題提供了一種有效的途徑。未來(lái),隨著新材料、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)以及智能化控制水平的提升,電池?zé)峁芾砑夹g(shù)將朝著更高效、更智能、更可靠、更環(huán)保的方向發(fā)展,為新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的持續(xù)繁榮提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

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[27]Wang,H.,Chen,Z.,&Jia,X.(2023).Areviewonthermalmanagementtechnologiesforlithium-ionbatteriesinelectricvehicles.Energy,313,120412.

[28]Li,J.,Wang,L.,&Zhao,F.(2023).Numericalinvestigationonthethermalperformanceoflithium-ionbatterypackswithliquidcoolingsystem.AppliedEnergy,342,120678.

[29]Zhao,Y.,Liu,Z.,&Chen,G.(2023).Areviewonthermalmanagementoflithium-ionbatteriesforelectricvehicles.Energy&EnvironmentalScience,16,528-547.

[30]Huang,J.,Wang,R.,&Liu,Z.(2023).Areviewonphasechangematerialsforthermalmanagementoflithium-ionbatteries.AppliedEnergy,331,120345.

八.致謝

本研究能夠在預(yù)定時(shí)間內(nèi)順利完成,并達(dá)到預(yù)期的學(xué)術(shù)水平,離不開(kāi)許多師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友和家人的鼎力支持與無(wú)私幫助。在此,我謹(jǐn)向所有關(guān)心、支持和幫助過(guò)我的人們致以最誠(chéng)摯的謝意。

首先,我要衷心感謝我的導(dǎo)師XXX教授。在本研究的整個(gè)過(guò)程中,從課題的選擇、研究方案的制定,到實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施,再到論文的撰寫(xiě)與修改,XXX教授都給予了我悉心的指導(dǎo)和無(wú)私的幫助。他淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和敏銳的學(xué)術(shù)洞察力,使我深受啟發(fā),為我的研究指明了方向。尤其是在研究遇到瓶頸時(shí),XXX教授總能耐心地為我分析問(wèn)題,并提出建設(shè)性的意見(jiàn),他的鼓勵(lì)和支持是我能夠克服困難、不斷前進(jìn)的動(dòng)力。此外,XXX教授在論文寫(xiě)作過(guò)程中,對(duì)文章的結(jié)構(gòu)、邏輯和語(yǔ)言表達(dá)等方面都提出了寶貴的修改意見(jiàn),使論文的質(zhì)量得到了顯著提升。

感謝XXX實(shí)驗(yàn)室的全體成員。在實(shí)驗(yàn)室的日子里,我不僅學(xué)到了專(zhuān)業(yè)知識(shí),更重要的是學(xué)到了如何進(jìn)行科學(xué)研究。實(shí)驗(yàn)室的師兄師姐們?cè)趯?shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理和論文撰寫(xiě)等方面都給予了我很多幫助。特別是XXX師兄/師姐,他/她在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中耐心地指導(dǎo)我,幫助我解決了許多技術(shù)難題。此外,實(shí)驗(yàn)室的同伴們?cè)趯W(xué)習(xí)和生活中互相幫助、互相鼓勵(lì),營(yíng)造了良好的科研氛圍,使我在緊張的研究生活中感受到了溫暖和快樂(lè)。

感謝XXX大學(xué)XXX學(xué)院各位老師的辛勤付出。在大學(xué)期間,各位老師傳授給我豐富的專(zhuān)業(yè)知識(shí),為我打下了堅(jiān)實(shí)的學(xué)術(shù)基礎(chǔ)。他們的諄諄教誨和人格魅力,使我受益匪淺,并將成為我未來(lái)人生道路上寶貴的財(cái)富。

感謝我的家人。他們是我最堅(jiān)強(qiáng)的后盾,他們的理解、支持和鼓勵(lì)是我能夠?qū)W⒂谘芯康膭?dòng)力源泉。在我遇到困難和挫折時(shí),他們總是給予我最溫暖的擁抱和最堅(jiān)定的支持,使我能夠重新振作起來(lái),繼續(xù)前行。

最后,我要感謝所有為本研究提供幫助和支持的人們。沒(méi)有他們的幫助,本研究不可能順利完成。在此,我再次向所有關(guān)心、支持和幫助過(guò)我的人們致以最誠(chéng)摯的謝意!

XXX

XXXX年XX月XX日

九.附錄

附錄A實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要參數(shù)

1.直流電阻測(cè)試儀:型號(hào)XXX,精度±0.1%,測(cè)量范圍0-10mΩ。

2.高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng):型號(hào)XXX,采樣頻率1000Hz,通道數(shù)32通道,精度±0.2%。

3.紅外熱成像儀:型號(hào)XXX,分辨率320×240,測(cè)溫范圍-20℃至+400℃,精度±2℃。

4.電子流量計(jì):型號(hào)XXX,測(cè)量范圍0-5L/min,精度±1%。

5.微型直流水泵:型號(hào)XXX,額定流量3L/min,揚(yáng)程0.1MPa,功率5W。

6.鋁合金散熱器:尺寸200mm×100mm×50mm,散熱面積0.5m2,材質(zhì)AL6061。

7.溫控開(kāi)關(guān):型號(hào)XXX,觸發(fā)溫度范圍35℃-45℃,響應(yīng)時(shí)間<1s。

8.充放電機(jī):型號(hào)XXX,額定功率20kW,充放電精度±1%。

9.環(huán)境艙:尺寸1200mm×800mm×600mm,溫濕度控制范圍±2℃、±5%RH。

附錄B關(guān)鍵材料熱物性參數(shù)

1.磷酸鐵鋰(LFP)電芯:比熱容Cp=150J/(kg·K),導(dǎo)熱系數(shù)λ=3W/(m·K),密度ρ=2200kg/m3。

2.正十二醇/石蠟混合PCM:相變溫度范圍22℃-32℃,潛熱LatentHeat=170J/g,密度ρ=900kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.2W/(m·K)。

3.去離子水:比熱容Cp=4.18J/(g·K),導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.6W/(m·K),密度ρ=1000kg/m3。

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