动力汽车用锂电池热管理系统仿真分析

发布时间：2021-03-02 18:33

　　为了研究动力汽车用锂电池温度场分布,建立了单体电池及电池组仿真模型,通过实验与FLUENT软件模拟验证的方式分析单体电池温度场。通过仿真分析讨论电池组温度场,采用三种不同的进出风方式进行空气强制冷却电池组,分析了进出风口有倾角与无倾角的不同温度控制效果,结果表明带有倾角的进出风方式有利于降低电池组最高温度。采用电池组壳体侧面开孔方式进行电池组热管理,可有效改善电池组放电过程的温度分布均匀性。 

【文章来源】：热科学与技术. 2016,15(01)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

图１１８．００℃时２Ｃ放电结束电池温度场（ｂ）自然对流状态

布，电池单体以２Ｃ放电电流工作，最高温度出现在电池体内部偏向下方，电池上方温度较低，电极温度最低，正极温度高于负极。虽然正极电极产热速率高于电池体，但由于铜、铝电极的导热系数较大，电极也起着冷却翅片的作用，材料及发热速率不同因此电极温度不同。（ａ）绝热状态（ｂ）自然对流状态图１１８．００℃时２Ｃ放电结束电池温度场Ｆｉｇ．１Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｏｕｒｓａｔｅｎｄｏｆ２Ｃ－ｒａｔｅｏｆｄｉｓｃｈａｒｇｅｏｆｓｉｎｇｌｅｂａｔｔｅｒｙａｔ１８．００℃观察图２中电池体最高温度及平均温度变化可知，电池体温度变化在开始阶段和最终阶段比较接近，由于模拟是理想的完全绝热，因此温度直线上升，而实验过程由于电池体难以做到完全绝热，因此有一定误差。实验初始阶段电池温升用于加热自身，８００ｓ以后部分热量用于加热外部保温材料因此温度上升趋势减缓，放电结束阶段模拟与实验温度差小于１．００℃，因此可验证仿真过程的正确性。图２绝热条件下２Ｃ放电实验及仿真的电池温度变化Ｆｉｇ．２Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｓｉｎｇｌｅｂａｔｔｅｒｙｂｅｔｗｅｅｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｔ２Ｃ－ｄｉｓｃｈａｒｇｅｒａｔｅ２．２电池组并行通风陈磊涛等［１５］研究了电池间隙及集流板倾角不同时电池温度管理系统的效果，得出倾角４°时流场分布较均匀。本文采用１０块电池并联通风方式，采用图３所示电池系统，模拟ａ进出风口无倾角；模型ｂ进出风口均为４°倾角；模型ｃ进风口有４°倾角，出风口无倾角；模型ｄ在３号电

（ａ）模型ａ（ｂ）模型ｂ（ｃ）模型ｃ（ｄ）模型ｄ（ｅ）模型ｅ图３并联通风电池热管理系统模型（１／２模型）Ｆｉｇ．３１／２ｍｏｄｅｌｏｆｐａｒａｌｌｅｌｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｂａｔｔｅｒｙｔｈｅｒｍａｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ表２电池组中各电池体平均温度Ｔａｂ．２Ｅａｃｈｂａｔｔｅｒｙａｖｅｒａｇｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｂａｔｔｅｒｙｐａｃｋｓ模型各电池平均温度／℃１２３４５６７８９１０电池组ｂ３６．４５３７．７２３７．７４３７．４１３６．８７３６．１３３５．２４３４．３３３３．４７３２．２２３５．７５ｃ３７．７１３９．１３３９．２２３８．９９３８．６０３７．９９３７．１６３６．２６３５．２１３３．９２３７．４２（ａ）模型ａ温度云图（ｂ）模型ｂ温度云图图４电池组系统（对称模型）温度场分布Ｆｉｇ．４Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｏｕｒｓｏｆｓｙｍｍｅｔｒｙｂａｔｔｅｒｙｐａｃｋｓｙｓｔｅｍ根据图５（ａ）及表２，对比模型ｂ与模型ｃ温度变化曲线，放电结束（１８００ｓ时）模型ｃ最高、最低以及单块电池平均温度略高于模型ｂ，但其温度差（最高温度与最低温度之差）小于模型ｂ，（ａ）模型ａ、ｂ、ｃ最高最低温度变化图（ｂ）模型ｂ、ｄ、ｅ最高最低温度变化图图５模型ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ最高最低温度曲线Ｆｉｇ．５Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｂａｔｔｅｒｙｍｏｄｕｌｅｓａ，ｂ，ｃ，ｄａｎｄｅ４３第１期王世学等：动力汽车用锂电池热管理系统仿真分析

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3059740