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在越来越注重可持续发展的今天,新能源汽车以其无尾气排放、节能、动力循环利用等特点成为未来的汽车产业发展的必然趋势,是目前比较受欢迎的清洁友好型汽车。其中锂离子电池作为新能源汽车的核心部件直接决定了汽车续航能力与安全性能的优劣,而锂离子电池本身性能的优劣则与其自身的温度休戚相关。因此对动力电池进行有效合理的热管理具有十分重要的意义。近年来,相变材料以其成本低、结构紧凑、能实现热量的循环利用、具有良好的均温性等优点广泛应用于电池热管理系统。本文围绕相变材料液化析出、相变温度高、添加定形材料带来潜热衰减等种种问题,提出了一种基于导热硅胶/相变材料(SCPCM-BN)复合组件的电池热管理系统方案,并通过数值仿真及实验的方法对比这种新型电池热管理系统与传统的基于空气冷却的热管理系统的散热效果。分析了不同因素对系统散热性能的影响,进一步优化了整个系统的结构与性能。主要研究内容包括以下几个部分:(1)将聚乙二醇(PEG)、膨胀石墨(EG)和氮化硼(BN)进行不同质量比例的复合,制备最佳质量比例的聚乙二醇、膨胀石墨和氮化硼的复合相变材料(CPCM-BN),并研究不同质量比例的聚乙二醇、膨胀石墨和氮化硼复合相变材料的热物性。研究结果表明,当聚乙二醇、膨胀石墨和氮化硼的质量比例为91:5:4,复合相变材料的导热系数为3.127W/(m·K)。(2)设计了导热硅胶/相变材料(SCPCM-BN)复合组件,其中导热硅胶壳体的加入很好限制了相变材料的液化析出并能有效的降低系统的接触热阻。(3)采用最优的基于SCPCM-BN/HP复合组件的热管理系统,并应用到16V/50Ah的方形Li Fe PO4电池模组中,建立电池模组测试平台并研究该热管理系统对电池模组的温度分布场及传热性能的影响,特别是在大倍率放电下研究电池模组的热特性以及循环性能。实验结果显示,在4C放电倍率下时,SCPCM-BN/HP复合组件、SCPCM-BN复合组件以及空白组的电池模组的最高温度分别为50.41℃、54℃、72.67℃。当SCPCM-BN/HP复合组件耦合翅片后,只需3m/s的风速就能达到最优的散热效率,能有效将电池组的最高温度降低至45.8℃。(4)基于导热硅胶/相变材料复合组件耦合热管(SCPCM-BN/HP)的电池模组三维热模型,以该模型为基础计算在不同放电倍率下各电池内部的温度变化,并通过Fluent仿真对比研究在相变冷却和自然冷却下,电池内部温度变化。实验结果显示该模型的实验值与模拟值的差值在2℃以内,验证了电池组三维热模型的可行性。从实验分析中可知SCPCM-BN/HP复合组件的电池模组的温降效果十分明显。在4C放电倍率下,SCPCM-BN/HP复合组件的电池模组的最高温度为52.32℃,SCPCM-BN复合组件的最高温度为54.44℃,而无散热组件的电池模组的温度已经达到了73.03℃。从温度云图中也可以看出,即使在4m/s的条件下,基于SCPCM-BN/HP复合组件的电池模组的最大温差也能保持在5℃以内。