摘 要

纯电动汽车因其零污染和低能耗的优点而受到广泛重视，这种优点随电动汽车的类型而略有不同。在纯电池电动车辆中，电池的功能是车辆驱动系统的唯一电源，同时也有驱动电机的作用。在电动汽车中，其电池组的设计研究有一个特别重要的主题就是冷却，减少热损耗可以增加电动汽车电池组的使用寿命，进而让电动汽车更能满足入门驾驶的需求。而电池组的散热系统中，目前广泛采用的是液冷系统散热。

论文主要研究了电池组微通道液冷系统的结构优化与设计，通过UG NX.11建立电池组的模型，经过ICEM CFD的初步处理，画网格，然后导入FLUENT进行数据分析，从而确定最佳的结构方案。本文通过对电池组微通道的数量改变以及微通道尺寸改变来确定液冷板的最佳布置方案，所得到的结果对电动汽车电池组冷却方面有重要的指导意义。

研究结果表明：较优的微通道冷却板内部结构设计可以达到更加高效的冷却，流道数量和流道长宽比等参数对电池组的冷却效果有至关重要的影响。在目前电动汽车电池设计的基础上，可以从这两个方面来提高电池的冷却效果，从而延长电池的使用寿命。

关键词：电池组；微通道；液冷系统；结构设计；结构优化

Abstract

Pure electric vehicles are widely valued for their advantages of zero pollution and low energy consumption, which are slightly different depending on the type of electric vehicle. In a pure battery electric vehicle, the function of the battery is the only power source of the vehicle drive system, and it also has the function of driving the motor. In electric vehicles, a particularly important subject of battery pack design research is cooling. Reducing heat loss can increase the service life of electric vehicle battery packs, so that electric vehicles can better meet the needs of entry-level driving. In the cooling system of the battery pack, the liquid cooling system is widely used for heat dissipation.

The thesis mainly studies the structure optimization and design of the microchannel liquid cooling system of the battery pack. The model of the battery pack is established through UG NX.11. After preliminary processing by ICEM CFD, the grid is drawn, and then imported into FLUENT for data analysis to determine the best. Structural scheme. This paper determines the optimal layout of the liquid cooling plate by changing the number of microchannels of the battery pack and changing the size of the microchannels. The results obtained have important guiding significance for the cooling of the electric vehicle battery pack.

The research results show that the better internal structure design of the micro-channel cooling plate can achieve more efficient cooling, and the parameters such as the number of flow channels and the length-to-width ratio of the flow channels have a crucial influence on the cooling effect of the battery pack. Based on the current battery design of electric vehicles, the cooling effect of the battery can be improved from these two aspects, thereby prolonging the service life of the battery.

Keywords: battery pack; microchannel; liquid cooling system; structural design; structural optimization.

目 录

第1章 绪论 1

1.1 目的及意义 1

1.2 国内外关于该论题的研究现状和发展趋势 2

1.2.1 国内研究现状 2

1.2.2国外研究现状 3

第2章 电动汽车电池组及其散热系统 4

2.1电动汽车锂离子电池结构 4

2.2电动汽车电池组散热系统 5

2.2.1 空气冷却 6

2.2.2液体冷却 6

2.2.3相变材料冷却 7

第3章 电池组液冷系统的结构设计 9

3.1电池组模型的建立 9

3.2液冷系统的网格划分及边界条件 10

第4章 电池组液冷系统的设计优化 13

4.1冷却板的流道数量 13

4.2 冷却板流道的长宽比 16

第5章 结论与展望 20

5.1主要结论 20

5.2展望 20

致 谢 22

参考文献 23

第1章 绪论

1.1 目的及意义

在能源问题逐渐被广泛关注的今天，节能的概念愈发成为发展的重要依据。不同类型的电动汽车略有不同。在仅配备电池的纯电动车辆中，唯一的汽车驱动动力源来源于电池。而在装备有传统发动机(或燃料电池)和蓄电池的混合动力电动车辆中，蓄电池可以起到车辆驱动系统的主电源和辅助电源的作用。可以看出，在低速和启动时，电池作为主要动力源驱动汽车。在满载加速期间，它作为辅助电源提供部分电能。在正常驾驶或减速和制动期间，它主要负责能量存储。众人周知，新能源汽车的动力源往往就是电池组。而电池组通常都是通过几块锂离子电池单体组合而成，电池组开始为汽车提供动力的时候，存在诸多问题，对于温度变化会引起的性能变差，热管理失效而引起电池失控等。为解决这一问题，减少其热失控等问题，需要设计冷却系统来降低电池的温度。首先，我们分析电池充放电的原理出发，由于电池内部电子减少造成的电子数目降低，电池在充电过程中得到补充，放电则是消耗充电进来的电子，充放电过程中电子会相互碰撞，不停的运动碰撞产生热量，结果就是不能控制的热效应。液体冷却的冷却效果是相对较好的，不仅能够达到较为理想的冷却效果，还可以让电池组能够有均匀的温度分布。然而，液体冷却需要电池组的有较为良好的密封性。如果使用诸如水的导电液体，液体和电池单元需要由水套分开，这不仅增加了系统的复杂性，而且降低了冷却效果。通常，正如空调一样，在电池组模块附近安装冷却系统，或者安装在电池组里面。冷却系统通过管道连接，布置到单个电池模块。冷却剂(通常是百分之五十浓度的乙二醇)在管道中循环，流动的乙二醇带走单个电池模块在放电过程中产生的热量。循环中的温度逐渐升高的乙二醇，经由冷却系统再次冷却，在其风扇的作用下将多余的热量带出至外面。冷却过后的乙二醇通过循环再次流经发热的电池模块，继续吸收电池放电发出的热量。在电池组冷却板上开通一些微通道，从而流通液体作为电池组的液冷系统，在很大程度上可以保证电池组的冷却，减小放热而造成的能量损失。因此，将这些微通道设计成合适的线路状态以提高冷却的效果，然后将其优化升级，使冷却效果更加明显。

在保证了微通道内液体的有效流动的情况下，且对冷却板受热有均匀散热效果，液冷系统就可以充分发挥冷却作用，从而减小电池组的散热，增加电池组的效率，也延长了电池组的使用寿命，达到了更加节能的效果。