摘 要

科技日新月异，传统的汽车发动机已经逐渐满足不了设计要求，人们也不仅仅追求快，更追求环保。随着现代科技的不断发展，人们开始寻找新的能源和新的技术来解决眼下的问题。本文从计算机仿真入手，最开始使用CATIA等建模软件建立了简化的电池组微通道模型，随后便设计实验、根据所学过的工程热力学、传热学和流体力学等的知识，利用FLUENT对电池组进行仿真分析，以此研究冷却液进出口参数和进口方向等对电池组液冷系统散热效果的影响。

本文主要分析了冷却液进口速度，冷却液进口方向，冷却液进口温度共三个方面分别对电池组液冷系统散热的影响，以此选择更合理方案。。

研究结论：（1）电池组最高温度是312.71K，是进口流速为0.02m∕s时，当进口流速为0.10m∕s时，电池组最高温度最小为302.75K。冷却液进口速度越大时，电池组液冷系统散热效果会越好，与此同时最大温差也会逐步降低，但是降低的幅度会逐渐减小，所以应结合实际和效率考虑选择适中的温度。（2）冷却液进口异向会比同向最高温度和最大温差低，最大温差也由3.62K变为2.2K，并且电池组温度分布也会更均匀。（3）冷却液进口温度越低时，电池组内的最高温度会降低，与此同时，电池组的最大温差也逐渐减小，所以应选择与电池组初始温度差不多的做冷却液的初始温度。

关键词：锂离子电池；有限元分析；微通道液冷系统；

Abstract

Technology is changing with each passing day, and traditional car engines have gradually failed to meet the design requirements, and people are not only seeking fast, but also environmental protection. With the continuous development of modern technology, people began to look for new energy and new technologies to solve the problems at hand. This article starts with computer simulation, initially uses modeling software such as CATIA to establish a simplified battery microchannel model, and then designs experiments, based on the knowledge of engineering thermodynamics, heat transfer, and fluid mechanics learned, using FLUENT to The battery pack is simulated and analyzed to study the influence of cooling fluid inlet and outlet parameters and inlet direction on the cooling effect of the battery pack liquid cooling system.

This article mainly analyzes the influence of the coolant inlet speed, coolant inlet direction, and coolant inlet temperature on the heat dissipation of the battery pack liquid cooling system, so as to choose a more reasonable plan. .

Research conclusion: (1) The maximum temperature of the battery pack is 312.71K, and the inlet flow rate is 0.02m∕s. When the inlet flow rate is 0.10m∕s, the highest temperature of the battery pack is the lowest, 302.75K. The higher the coolant inlet speed, the better the heat dissipation effect of the battery pack liquid cooling system. At the same time, the maximum temperature difference will gradually decrease, but the reduction will gradually decrease, so you should consider the actual temperature and select a moderate temperature. (2) The anisotropy of the coolant inlet will be lower than the maximum temperature and maximum temperature difference in the same direction. The maximum temperature difference will also change from 3.62K to 2.2K, and the temperature distribution of the battery pack will be more uniform. (3) The lower the coolant inlet temperature, the maximum temperature in the battery pack will decrease, and at the same time, the maximum temperature difference of the battery pack will gradually decrease, so you should choose the initial temperature of the coolant that is similar to the initial temperature of the battery pack .

Key Words：Lithium ion battery; finite element analysis; micro-channel liquid cooling system;

目录

摘 要 I

Abstract II

目录 1

第1章 绪论 3

1.1研究背景 3

1.2研究现状及发展趋势 4

1.2.1 关于液冷系统自身结构的分析和优化 4

1.2.2 应用液冷提高冷却系统的传热性质 6

1.3研究内容 6

1.4研究意义 6

第2章 锂离子电池组结构及工作原理 8

2.1电池选择 8

2.2锂离子电池工作原理 8

2.3锂离子电池生热机理及传热特性 9

2.4电池单体的三维模型 10

2.5本章小结 13

第3章 锂离子电池组仿真分析 14

3.1液冷系统结构分析 14

3.2相关软件介绍 15

3.3锂离子电池组三维模型 15

3.4锂离子电池组仿真 17

3.4.1网格划分 17

3.4.2电池组仿真 17

3.4.3电池组仿真结果分析 18

3.5本章小结 19

第4章 锂离子电池组液冷却系统的设计与优化 20

4.1液冷却系统结构设计 20

4.2冷却液参数设计 20

4.2.1进口速度 20

4.2.2进口方向 23

4.2.3初始温度 24

4.3本章小结 25

第5章.结论与展望 27

5.1主要结论 27

5.2展望未来 27

致谢 28

参考文献 29

第1章 绪论

1.1研究背景

汽车，从发明出来至今，一直作为重要的交通工具被使用在军事和日常生活各个方面。汽车在带来便利的同时不得不提的是，汽车附带着的许多问题。其中最严重的问题就是能源问题和环境问题。近几年来,我国汽车的数量与日俱增，但传统汽车行业却逐渐低迷，并且人们在对汽车的的要求也越来越高，不仅仅要舒适性和经济性，也更追求对环境友好。并且因为石油储量的问题，对外依赖较多。传统汽车车市销量降低，且受新冠病毒的影响，行业压力增加。汽车行业是近一年中国家制造业中唯一负增长的行业。环境污染和能源稀缺是现在传统汽车所遇到的两个主要问题。现在为了解决这两个传统发动机所带来的难题，我们主要有两个大的研究方向：新技术和新能源。

新技术是在传统发动机技术上进行改进。现在主要研究的是电控技术、增压技术、混动技术。我们比较熟悉的就有缸内直喷技术，还有发动机自动启停系统（STT）、适用于大排量车型的发动机上的发动机可变气缸技术和废气涡轮增压^[1]。

新能源汽车是大势所趋，汽车的能源也逐渐多元化，常见的部分新能源汽车比如混合动力等已经工业化，投入使用，是目前新能源汽车的主要研究对象。国家非常重视新能源汽车的研发工作，一直在给相关研发给与经济和政策上的帮扶，提供诸如购车补贴等的帮助。但是目前新能源车仍有售价高，续航不行和难充电的问题^[2]。