熱管理技術研發與產業化

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熱管理技術研發與產業化新能源汽車動力電池模塊化電-熱管理技術研發與產業化，廣東工業大學是具有50多年歷史的一所以工為主、工理經管文法結合的、多科性協調發展的省屬重點大學。

目錄

1.單位簡介

學校坐落在中國南方名城廣州，地理位置優越，校園占地總面積3348畝，現有校舍建築面積137餘萬平方米，有大學城校園及東風路、龍洞等多個校區。學校實行統一領導、統一管理，按統一的教學大綱和要求組織教學。

學校現有專任教師2000餘人，其中正高級職稱近300人,副高級職稱700餘人；設有19個學院和4個公共課教學部(中心)61個本科專業；全日制在校生45000 餘人,並招有不同層次的成人學歷教育學生、港澳台生和外國留學生。

學校現有機械工程、控制科學與工程、材料科學與工程、化學工程、管理科學與工程5個學科教授評審權,機械工程、材料科學與工程、控制科學與工程、化學工程與技術4個博士後科研流動站，機械工程、管理科學與工程2個一級學科博士學位授權點,9個二級學科博士學位授權點,9個一級學科碩士學位授權點,52個二級學科碩士學位授權點(含MBA)，14個工程碩士授予領域，並具有同等學力申請碩士學位授予權。有省、部級重點學科(一級)1個,省、部級重點學科(二級)14個,教育部重點實驗室Ⅰ個,省級重點實驗室﹖個，省教育廳重點實驗室10個，國家級特色專業建設點5個，廣東省名牌專業13個,國家級精品課程1門,省級精品課程14門,國家級雙語教學示範課程1門,國家級實驗教學示範中心1個，省級實驗教學示範中心9個，國家級教學團隊1個。建有各類研究所和教育、研究中心。用於教學、科研、管理的計算機12000 多台套，教學、科研儀器設備固定資產總值4.12億元。圖書館擁有藏書300萬冊、電子圖書350GB,並採用共享方式,多渠道、大幅度拓展了信息資源使用範圍。

2.成果簡介

(1 )動力電池的產熱規律以及尺寸效應研究:

（a）高環境溫度、高倍率充放電時電池單體的產熱規律；

（b）電池熱導率和尺寸對電池單體、電池模塊熱量傳遞和分布的影響；

（c）電池產熱、傳熱、以及熱量分布理論預測的電-熱耦合模型。

（2） 動力電池系統熱管理技術研究:

（a）常規電池散熱系統傳熱效率對比分析的實驗與模型研究；基於相變材料蓄熱釋熱理論的電池熱管理系統能量傳遞規律與熱阻網絡分析模型研究;平板熱管直接接觸電池的散熱特性以及熱管尺寸、形狀等對系統傳熱的影響；相變材料/平板熱管耦合的電池熱管理系統實驗研究。

（b）研發基於板孔式微通道水冷散熱的動力電池系統熱管理技術。根據動力電池產熱特性，設計基於板式微通道水冷散熱技術的液冷式動力電池熱管理系統，研究微通道分布和間距，液體進出口流向、流速等對動力電池系統熱量傳遞和分 布的影響規律。

（c）完成動力電池系統熱管理設計所需要的電池模塊參數測試和計算；完成電池單體篩選技術、模塊組配技術的研究開發;完成採用相變材料蓄熱/空氣散熱的動力電池熱管理技術開發，滿足動力電池在高溫環境下散熱以及低溫環境下的 加熱/保溫等具體熱管理需求。

（3） 動力電池標準化、模塊化結構設計技術研究:

（a）開展電池熱管理系統結構設計，滿足電池組在電壓、容量、內阻、帶電量、充電恆流比、放電恆流比、溫度、循環壽命八個方面的一致性，同時開展電池組熱管理系統的理論數值模擬與溫度場的分布。

（b）開展電池模塊化、標準化的結構設計，進行電池的電壓、容量、內阻等一致性測試，完成單體電池的配對;進行電池間的焊接、保護板、數據採集線的連接，完成電池的組裝;進行標準產品的產業化。

3.推廣應用前景與措施

電動汽車在節能減排方面具有比傳統車輛更好的優勢，但由於電動汽車整車性能受動力電池制約,而動力電池循環特性又與溫度密切相關。電動汽車在實際運行時，溫度過高或過低均不利於電池性能的發揮，進而影響電池熱安全。因此,配置高效的電池熱管理系統,將電池溫度控制在適宜的範圍內,並儘量減小不同電池單體和模塊之間的溫差,有助於延長動力電池循環壽命。根據所採用的傳熱介質，電池熱管理系統主要包括採用空氣、液體以及相變材料為介質的熱管理系統。隨着電池尺寸和產熱行為劇烈程度的增加,在基於空氣和液體的電池熱管理系統中，由於需要風扇、泵、管道或者其它換熱元器件,會帶來電池的額外能耗，降低電動汽車續航里程；而採用相變材料時，主要利用相變材料的固液相變潛熱，進行被動式吸熱，無需額外消耗電池能量，並且結構簡單。另一方面，快速發展的熱管技術，已在許多領域得到廣泛應用。熱管是利用管內工質的液汽相變進行吸熱放熱的高效換熱元件，尤其是平板熱管，它具有體積小、成本低、傳熱好等優點。相變材料和熱管的耦合傳熱，是將相變材料的高儲熱能力與熱管的高導熱能力結合，既能在快速產熱時起到熱量緩衝的目的，又能將多餘的熱量傳遞至外界環境。基於上述背景，本項目提出針對電動汽車動力電池的電-熱管理關鍵技術與系統裝備，研究平板熱管與相變材料結合的電池熱管理系統中的耦合傳熱特性與機理，為設計高效的電動汽車電池熱管理系統提供技術指導。