微小平板型环路热管在电动汽车电池散热中的应用基础研究

随着汽车工业的高速发展，汽车带来的环境污染和能源短缺问题越来越突出。电动汽车因具有高效、节能、低噪声、零排放等显著特点，在环保和节能方面具有不可比拟的优势，发展电动汽车的技术将有效解决能源短缺和环境污染等问题。而电池技术作为电动汽车的关键技术之一，是制约电动汽车发展的重要因素，电池温度的分布不均和局部温度过高严重影响着汽车效率和电池寿命。 本论文通过实验首先探究了在适合的充液率范围内，不同的充液率对微小平板型环路热管（Miniature Flat Loop Heat Pipe,简称MFLHP）的启动特性和传热特性的影响，对最佳充液率的选取具有指导意义。并将微小平板型环路热管和相变材料耦合应用于电动汽车电池的热管理系统，探究了这一新型散热方案对电池的最高工作温度和温度分布的影响。根据本文的实验研究和理论分析可以得到如下结论： （1）对于本实验室设计的以纯水作为工质的微小平板型环路热管，在同一热负荷下，58.3%、63.6%和68.0%这三种充液率的MFLHP的工作温度相对较低且较平稳。其中，在60W以下，58.3%最低；在60W以上，68.0%最低。 （2）在同一热负荷时，58.3%的环路热阻最低；对于系统热阻，低于60W时，58.3%的最低，高于60W时，63.6%的最低。随着功率的增大，热阻减小，对于同一根MFLHP，其环路热阻约占系统热阻的50%。在高功率下，滞后现象不明显，而在低功率下则比较明显。 （3）在相同的功率时，电池系统水平放置条件下，基于MFLHP和PCM耦合散热的电池最高温度远低于只基于MFLHP的情况，其最大温差更小，温度分布更均匀，且随着功率的增大，其效果更明显。竖直摆放时这两种散热系统的最高温度和最大温差的差异没有水平摆放时明显，竖直摆放时耦合系统能将电池的温度控制在安全运行温度55℃以内，并将电池间的温差控制在很小的范围内。 （4）在相同放置方式和相同的功率条件下，MFLHP和PCM耦合系统散热时电池的最高温度低于最佳工作温度上限50℃的时间最长，MFLHP系统其次，自然风冷系统最短。同一个散热系统，在相同的功率下，竖直放置比水平放置的安全工作时间更长。