基于新型流道液冷板的动力电池热管理性能
发布时间：2021-07-07 10:18
为了强化动力电池热管理系统的性能,提高电池组的散热能力和温度一致性,提出了一种基于对角双向流道结构的液冷板新设计方案。以多排布置的方形锂离子电池组为研究对象,借鉴Bernardi生热速率模型,运用Flotherm有限元分析软件建立液冷式锂离子电池组热管理系统的CFD仿真模型,通过调节该液冷板的结构参数,对冷板结构进行优化,满足系统的散热能力和温度一致性要求。研究结果表明:该液冷板在满足散热能力的同时能够很好地控制电池组的温度一致性,电池组的最大温差为2.4℃,相较于其他两种结构形式的液冷板,其温度一致性优势明显;通过调节该液冷板中矩形流道的宽度、相关流道的间距和冷却液流动速度,散热能力和温度一致性得到加强,最大温差极限可降至1.0℃,保证电池组处于合适的工作温度范围内。
【文章来源】：电源技术. 2020,44(10)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图４展示了该液冷板结构与其他两
角双向流道液冷板结构示意图??从几何角度上，Ａ、Ｂ流道所组成的并行流道的任一处位??置，从Ａ管道冷却介质到该处的流长与从Ｂ管道冷却介质到??该处的流长之和总是为相同常数，其次该液冷板为１８０°旋转??对称图形，这些均保证了该液冷板在拓扑几何结构上的等同，??使每个锂电池都具有相同的散热条件。另外，矩形管道的优势??在于能够控制锂电池的最高温度，管道的分布与管道形状的有??效结合，能够实现其对电池模组最大温差和最高温度的控制。??２．２有限元模型建立及求解??锂电池液冷散热装置如图２所示，电池模组中包括３０块??方形锂电池，上下面设置有液冷板。电池模组呈三排布置，分??别对单体电池进行编号，同时在单体电池中心位置设置温度??监控点。??图２?液冷散热装置??用Ｆｌｏｔｈｅｒｍ有限元分析软件计算电池组工作的最高温度??和最大温差时，对仿真模型做出如下假设：??（１）电池组在运行发热的过程中，热辐射方式对散热影响??极小，可忽略不计；??（２）散热过程中，考虑到液体的等温压缩率和体积膨胀率??都很小，可以忽略由液体膨胀带来的影响，并将冷却液视之为??不可压缩的理想流体；??（３）各锂电池与液冷板之间填充的导热介质厚薄均匀，厚??度均为０．５?ｍｍ。??在热仿真模型中，电池组以２?Ｃ电流进行放电，环境温度??设置为２５?，液冷板对空气的自然对流传热系数取值为５?Ｗ／??（ｍ２Ｋ），每条流道均以恒定流速０．００３?Ｕｓ流人，流人时温度为??２５?Ｉ，采用湍流模型进行计算。??用Ｆｌｏｔｈｅｒｍ求解器对该仿真模型进行计算，如图３所示。??电池模组中最高温度为４３．５?－Ｃ?，最大温差为２．４?Ｉ：；电池单体??
龙洚歧本＿?ｍｉ??究与设计??于液冷板的对角，Ａ流道中冷却介质从１?口进人、３?口流出，Ｂ??流道中冷却介质从４?口进人、２?口流出。??图１?基于对角双向流道液冷板结构示意图??从几何角度上，Ａ、Ｂ流道所组成的并行流道的任一处位??置，从Ａ管道冷却介质到该处的流长与从Ｂ管道冷却介质到??该处的流长之和总是为相同常数，其次该液冷板为１８０°旋转??对称图形，这些均保证了该液冷板在拓扑几何结构上的等同，??使每个锂电池都具有相同的散热条件。另外，矩形管道的优势??在于能够控制锂电池的最高温度，管道的分布与管道形状的有??效结合，能够实现其对电池模组最大温差和最高温度的控制。??２．２有限元模型建立及求解??锂电池液冷散热装置如图２所示，电池模组中包括３０块??方形锂电池，上下面设置有液冷板。电池模组呈三排布置，分??别对单体电池进行编号，同时在单体电池中心位置设置温度??监控点。??图２?液冷散热装置??用Ｆｌｏｔｈｅｒｍ有限元分析软件计算电池组工作的最高温度??和最大温差时，对仿真模型做出如下假设：??（１）电池组在运行发热的过程中，热辐射方式对散热影响??极小，可忽略不计；??（２）散热过程中，考虑到液体的等温压缩率和体积膨胀率??都很小，可以忽略由液体膨胀带来的影响，并将冷却液视之为??不可压缩的理想流体；??（３）各锂电池与液冷板之间填充的导热介质厚薄均匀，厚??度均为０．５?ｍｍ。??在热仿真模型中，电池组以２?Ｃ电流进行放电，环境温度??设置为２５?，液冷板对空气的自然对流传热系数取值为５?Ｗ／??（ｍ２Ｋ），每条流道均以恒定流速０．００３?Ｕｓ流人，流人时温度为??２５?Ｉ，采用湍
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池组间接接触液冷散热结构研究[J]. 胡兴军,惠政,郭鹏,杨昌海,王靖宇,薛超坦,肖阳,张靖龙. 湖南大学学报(自然科学版). 2019(02)
[2]软包装锂离子动力电池生热速率测算方法研究[J]. 魏本建,鲁怀敏,朱红萍,何向明. 电源技术. 2017(11)
[3]乙二醇水溶液作为冷/热媒的应用[J]. 常嘉琳,唐培亮. 制冷与空调. 2013(05)
[4]锰酸锂动力蓄电池散热影响因素分析[J]. 林成涛,李腾,陈全世. 兵工学报. 2010(01)
硕士论文
[1]纯电动汽车锂离子电池热效应及电池组散热结构优化[D]. 李涛.重庆大学 2013
本文编号：3269454
【文章来源】：电源技术. 2020,44(10)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图４展示了该液冷板结构与其他两
角双向流道液冷板结构示意图??从几何角度上，Ａ、Ｂ流道所组成的并行流道的任一处位??置，从Ａ管道冷却介质到该处的流长与从Ｂ管道冷却介质到??该处的流长之和总是为相同常数，其次该液冷板为１８０°旋转??对称图形，这些均保证了该液冷板在拓扑几何结构上的等同，??使每个锂电池都具有相同的散热条件。另外，矩形管道的优势??在于能够控制锂电池的最高温度，管道的分布与管道形状的有??效结合，能够实现其对电池模组最大温差和最高温度的控制。??２．２有限元模型建立及求解??锂电池液冷散热装置如图２所示，电池模组中包括３０块??方形锂电池，上下面设置有液冷板。电池模组呈三排布置，分??别对单体电池进行编号，同时在单体电池中心位置设置温度??监控点。??图２?液冷散热装置??用Ｆｌｏｔｈｅｒｍ有限元分析软件计算电池组工作的最高温度??和最大温差时，对仿真模型做出如下假设：??（１）电池组在运行发热的过程中，热辐射方式对散热影响??极小，可忽略不计；??（２）散热过程中，考虑到液体的等温压缩率和体积膨胀率??都很小，可以忽略由液体膨胀带来的影响，并将冷却液视之为??不可压缩的理想流体；??（３）各锂电池与液冷板之间填充的导热介质厚薄均匀，厚??度均为０．５?ｍｍ。??在热仿真模型中，电池组以２?Ｃ电流进行放电，环境温度??设置为２５?，液冷板对空气的自然对流传热系数取值为５?Ｗ／??（ｍ２Ｋ），每条流道均以恒定流速０．００３?Ｕｓ流人，流人时温度为??２５?Ｉ，采用湍流模型进行计算。??用Ｆｌｏｔｈｅｒｍ求解器对该仿真模型进行计算，如图３所示。??电池模组中最高温度为４３．５?－Ｃ?，最大温差为２．４?Ｉ：；电池单体??
龙洚歧本＿?ｍｉ??究与设计??于液冷板的对角，Ａ流道中冷却介质从１?口进人、３?口流出，Ｂ??流道中冷却介质从４?口进人、２?口流出。??图１?基于对角双向流道液冷板结构示意图??从几何角度上，Ａ、Ｂ流道所组成的并行流道的任一处位??置，从Ａ管道冷却介质到该处的流长与从Ｂ管道冷却介质到??该处的流长之和总是为相同常数，其次该液冷板为１８０°旋转??对称图形，这些均保证了该液冷板在拓扑几何结构上的等同，??使每个锂电池都具有相同的散热条件。另外，矩形管道的优势??在于能够控制锂电池的最高温度，管道的分布与管道形状的有??效结合，能够实现其对电池模组最大温差和最高温度的控制。??２．２有限元模型建立及求解??锂电池液冷散热装置如图２所示，电池模组中包括３０块??方形锂电池，上下面设置有液冷板。电池模组呈三排布置，分??别对单体电池进行编号，同时在单体电池中心位置设置温度??监控点。??图２?液冷散热装置??用Ｆｌｏｔｈｅｒｍ有限元分析软件计算电池组工作的最高温度??和最大温差时，对仿真模型做出如下假设：??（１）电池组在运行发热的过程中，热辐射方式对散热影响??极小，可忽略不计；??（２）散热过程中，考虑到液体的等温压缩率和体积膨胀率??都很小，可以忽略由液体膨胀带来的影响，并将冷却液视之为??不可压缩的理想流体；??（３）各锂电池与液冷板之间填充的导热介质厚薄均匀，厚??度均为０．５?ｍｍ。??在热仿真模型中，电池组以２?Ｃ电流进行放电，环境温度??设置为２５?，液冷板对空气的自然对流传热系数取值为５?Ｗ／??（ｍ２Ｋ），每条流道均以恒定流速０．００３?Ｕｓ流人，流人时温度为??２５?Ｉ，采用湍
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池组间接接触液冷散热结构研究[J]. 胡兴军,惠政,郭鹏,杨昌海,王靖宇,薛超坦,肖阳,张靖龙. 湖南大学学报(自然科学版). 2019(02)
[2]软包装锂离子动力电池生热速率测算方法研究[J]. 魏本建,鲁怀敏,朱红萍,何向明. 电源技术. 2017(11)
[3]乙二醇水溶液作为冷/热媒的应用[J]. 常嘉琳,唐培亮. 制冷与空调. 2013(05)
[4]锰酸锂动力蓄电池散热影响因素分析[J]. 林成涛,李腾,陈全世. 兵工学报. 2010(01)
硕士论文
[1]纯电动汽车锂离子电池热效应及电池组散热结构优化[D]. 李涛.重庆大学 2013
本文编号：3269454
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3269454.html
教材专著
