管理论文哪里有？本文针对某款纯电动车电池系统进行液冷板设计和仿真优化，并进行了动力电池温度场仿真和验证，并对仿真结果和测试结果进行比对分析，研究的内容总体完成但仍存在不足。1）本文针对某款纯电动汽车的电池系统设计液冷板方案，流量边界为整车热管理提供边界，未针对整车热管理系统及热管理策略进行过多研究和验证，后续可以在本文的基础上对整车热管理系统和策略开展进一步研究。2）受限于仿真和试验资源，本文仅选择几种典型的动力电池应用工况进行仿真和验证，没有涵盖全部的使用工况，若今后有相关的仿真和试验资源，可以针对动力电池开展爬坡、极寒环境加热等极限工况的仿真和试验验证。
1 绪论
1.2 动力电池热管理研究现状
动力电池热管理系统（BTMS）的工作目标是确保动力电池在最佳的温度范围内工作。主要是指电池工作时的温度必须是在合理范围内，一般包括三个方面：首先，要确定合理的温度范围值；其次，由于动力电池是由很多模组构成，每一个模组又是由很多个电芯构成，所以需要确保各个电芯之间的温度均匀性；最后，低温环境对纯电动汽车的续驶里程影响很大，最重要的因素是因为锂电池在低温环境下容量衰减，所以动力电池热管理系统要确保低温环境下动力电池能够快速达到适宜的工作温度范围[5]。
动力电池热管理系统通过冷却或者加热冷却介质后实现对电池系统的温度进行控制，通常可以分为风冷、液冷和相变材料冷却三大类。
风冷又称为空气冷却，即利用空气作为冷却介质对动力电池系统进行冷却，降低电池温度的一种散热方式。按照空气流道结构不同分为串行式和并行式散热结构，一般的结构示意图如图 1.8 所示。由串行式风冷散热结构示意图可以看出，空气从动力电池的一侧流入，流经动力电池内部后，由另一侧流出。由于流经电池组前部模块的空气积累了一定的热量，会导致电池组后部模块的冷却效果变差，温度较电池组前部高。并行式风冷散热结构空气从动力电池底部流入，从动力电池上部流出，通过流道设计可以实现几乎相同的空气量流过各个电池模块表面，能够使电池散热均匀。串行式风冷散热结构较并行式风冷散热结构电芯的温度一致性差[1][6]。
3 动力电池冷却系统设计及仿真分析
3.1 动力电池布置设计
3.1.1 动力电池结构总布置
NCM 电芯组成 VDA355 模组后，VDA355 模组通过不同的排布方式，形成满足设计要求的动力电池系统。动力电池的设计一方面要满足电池系统能量密度，一般所说的能量密度是动力电池的能量和重量比值，即质量能量密度，单位为 Wh/kg；另一方面动力电池的总电量要满足电动汽车续航里程要求，续航里程越大，需要的电量要多。动力电池系统的设计也需要兼顾安全性，主要包括电气绝缘、机械碰撞、热管理、化学腐蚀等方面[36]-[45]。
本文采用第二章所述模组对动力电池进行成组布置设计。根据整车技术规范 VTS（Vehicle Technical Specification）分解出对动力电池系统 SSTS（Sub System Technical Specification）的要求电量为 65kWh，由上述 24 个 VDA355 模组构成，形成动力电池系统质量能量密度 175Wh/kg。考虑到整车侧碰安全，将动力电池下箱体用四根宽 20mm 的横梁隔开，共形成 5 个区域。其中前端为高压部件区域，后端模组区域由横梁和侧边形成一个长 974mm*363.2mm 的长方形。
4 动力电池冷却热管理试验验证
4.1 液冷板试验验证
将第 3 章设计的液冷板 V3 方案制作成样件，利用冷却机进行流阻测试，测试布置如图 4.1 所示。
测试结果表 4.1 显示 25℃，10L/min 时液冷板流阻为 34.16，较仿真结果 33kPa 偏大，这主要是由于仿真时没有考虑液冷板表面粗糙度，将液冷板内部与冷却液接触的部分假设为光滑表面导致，参考公式（3.1）可知会导致压力损失偏小，实测值较计算值偏差在 5%以内，可以接受。
4.2 动力电池台架试验验证
基于设计冻结的技术方案，进行动力电池 1C 放电和-20℃环境自然降温进行试验验证。试验所用设备为电池充放电机，如图 4.2 所示，主要用于给动力电池进行充放电；步入式环境箱，如图 4.3 所示，用于创建各种不同温度的环境；冷热一体机，如图 4.4 所示，用于提供可变温的循环冷却液，数据采集仪如图 4.5 所示，用于记录试验过程中相关的数据[58] [68]。
5 总结与展望
5.1 工作总结
纯电动车电池受整车续航里程要求，一般电量度数较大，工况使用环境复杂。这就要求动力电池的设计要满足高能量密度和高安全性两个方面要求。锂电池对温度的敏感性较高，因此本文针对一款高镍三元锂离子电池组成的动力电池进行了电芯及模组层面的电热仿真模型，设计了液冷板结构，完成液冷板零部件级别仿真和测试，并进行了动力电池温度场仿真、台架测试、整车路试。本课题的主要工作内容为：
1）主要分析了锂离子电池工作原理及其生热功率模型，根据整车动力需求及市场现状综合分析，结合动力电池的不同类型和优劣势，确定选用镍钴锰锂离子 NCM 电芯及其构成的 VDA355 模组。通过对 VDA355 模组进行大功率 1C 放电和 1.4C 峰值功率放电进行仿真和测试，确认热仿真模型的准确度及 NCM 电芯生热模型推算的可信度，并得到没有热管理冷却条件下，VDA355 模组中 NCM 电芯的最大温度超过了 45℃，需要进行外部强制冷却，为动力电池热仿真、冷却系统设计及热管理策略的选定提供设计依据。
2）针对某款纯电动车电池系统，结合模组尺寸及整车碰撞安全，对动力电池系统进行总布置设计，提出动力电池内部 VDA355 模组和液冷板之间增加隔离板设计，一方面可以预防冷却液泄露导致模组短路等安全性风险，另一方面由于隔离板材料具有良好的导热性能，可以实现动力电池内部 NCM 电芯温度均匀一致性。
3）通过对标市场主流车型特斯拉 Model S、蔚来 ES8、奥迪 e-tron，提出动力电池热管理系统采用间接式液冷系统，液冷板采用口琴管型式。利用 Catia 设计液冷板结构，通过 FloEFD 进行 CFD 仿真，对设计方案进行迭代优化，通过对液冷板入口侧集流体管内部结构增加分流隔板，并在分流隔板上增加导流孔和导流片，实现冷却液流量和流速均匀性分配，得到合理的液冷板结构，并通过液冷板零部件级别测试验证，将测试结果的试验数据与仿真结果对比后，发现二者数值较为吻合，说明仿真模型准确性高，仿真结果可行。
参考文献（略）
