【摘 要】
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日益严重的环境污染和逐渐枯竭的化石能源使得发展高效、节能、零排放的电动汽车越来越到受到世界各国的重视。锂离子电池具有容量大、质量轻、工作寿命长等优点,是电动汽车和混合电动汽车的主要能量来源,但是其对工作温度的敏感性较高。大尺寸动力电池组不仅具有较高的动力,而且还有易于集成等优点,但在保持整个电池组的最佳温度和温度均匀性方面存在较大的热管理挑战,因此设计合理的动力电池热管理系统（Battery Th
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日益严重的环境污染和逐渐枯竭的化石能源使得发展高效、节能、零排放的电动汽车越来越到受到世界各国的重视。锂离子电池具有容量大、质量轻、工作寿命长等优点,是电动汽车和混合电动汽车的主要能量来源,但是其对工作温度的敏感性较高。大尺寸动力电池组不仅具有较高的动力,而且还有易于集成等优点,但在保持整个电池组的最佳温度和温度均匀性方面存在较大的热管理挑战,因此设计合理的动力电池热管理系统（Battery Thermal Management System,BTMS）是保证动力电池良好性能,延长其使用寿命的关键。为此,论文采用理论研究、数值模拟以及实验验证的方法,对适用于高温地区的微通道与复合相变材料（phase change material,PCM）耦合的BTMS进行了散热性能分析以及结构优化,主要研究内容和创新点如下:（1）建立和验证了单体电池产热速率模型,并在高温地区自然对流换热的条件下探究了不同放电倍率下的单体电池温度分布特性,为高温地区BTMS的设计提供了参考依据。（2）发展了适用于高温地区的微通道与复合PCM耦合的BTMS散热性能研究的数学模型和数值方法,并开展了网格独立性验证。对比分析了不同冷却方式的电池组散热性能,阐明了耦合冷却策略的优势以及采用耦合BTMS的必要性,探究了微通道冷却液流速对耦合BTMS冷却性能的影响规律并获得了合适的冷却液流速,还对比研究了石蜡与复合PCM的冷却性能,并进一步揭示了复合PCM的膨胀石墨质量分数对耦合BTMS冷却性能的影响机理。（3）系统地研究了不同结构参数下耦合BTMS的冷却性能,分析了不同冷却液流向、微通道布置方向、微通道数量和截面形状对电池组散热性能的影响规律,获得了最优的微通道结构,并在此基础上进一步改进了PCM与铝框架的结构,最后研究了优化后的耦合BTMS在连续充放电循环时的散热性能。
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