新能源車以其環保、節能等優點成為未來汽車工業的發展方向。動力電池為電動車運行提供動力,其性能對電動車的動力性能、使用壽命以及穩定性有著重要的影響。

新能源車以其環保、節能等優點成為未來汽車工業的發展方向。動力電池為電動車運行提供動力,其性能對電動車的動力性能、使用壽命以及穩定性有著重要的影響。汽車在行駛過程中,電池會產生大量熱量,熱量在電池包內聚集會導致電池溫度上升。當電池最高溫度超過最佳工作溫度範圍時,會導致電池性能下降,嚴重時會導致車輛起火、爆炸。因此需要對汽車動力電池進行熱管理,確保電池溫度在適當的工作溫度範圍。本文結合企業合作專案,以某新能源乘用車電池散熱冷板為研究對象,運用三維軟體建立動力電池生熱模型,並結合實驗進行驗證。然後結合散熱結構拓撲優化對初期冷板流道佈局進行了改進。最後對優化後冷板進行了熱特性研究,分析了不同因素對冷板散熱性能的影響。主要研究工作如下:(1)研究分析目標車輛所用動力電池的結構、產熱和傳熱原理,建立了電池生熱模型。對動力電池單體進行不同倍率放電下的溫升實驗和模擬,將模擬結果與實驗數據進行了對比分析。結果顯示,兩個結果誤差小於5%,模擬結果與實驗數據大致一致,確認生熱模型是準確可用的。 (2)為了得到初期冷板散熱性能參數,對動力電池模組和初期冷板進行了不同倍率放電模擬分析。發現在不加冷板時電池最高溫度超過了電池最佳工作溫度範圍,加入冷板後成功的將電池模組溫度降到了電池最適工作範圍內。但在2C放電條件下電池溫差過大,超過電池允許最大溫差5?C,冷板流道佈局需要改進最佳化。 (3)傳統冷板設計時都是透過設計者自身經驗去設計,缺乏理論基礎。為讓冷板設計更合理,對散熱結構拓樸優化進行了分析。基於變密度法,設計兩個均勻生熱區域優化算例,透過算例分析得到了導熱材料分佈結構,為後期冷板設計提供了理論支持。 (4)結合散熱結構拓樸最佳化對初期冷板進行了改進最佳化,然後對最佳化後的冷板進行模擬分析。並研究了環境溫度、冷卻液溫度、冷卻液流量對冷板性能的影響。結果顯示,優化後的冷板性能得到了很大的提升,成功的降低了電池最高溫度,提高了溫度一致性,達到電池最適溫度要求。