一种车用动力电池流场与散热设计分析.doc
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1、一种车用动力电池流场与散热设计分析新能源汽车的兴起已是社会发展的必然趋势,不仅能减少人们对化石燃料的依赖,还能降低汽车尾气的排放,有效改善环境质量1。车用动力电池技术是新能源汽车领域中关键技术之一,车用动力电池的性能直接影响了新能源汽车的使用性能2,3。电池性能在很大程度上受到温度的影响,温度过低会降低化学反应速率、降低电池的SOC值;温度过高会使电池产生不可逆的分解4。为保证车用动力电池的工作始终处于有效的温度区间内,就必须拥有科学和高效的热管理系统来提高电池的使用性能5。 1985年Bernardi6假设电池内部产热率相同且均匀并提出典型的电池发热模型;文献7在Bernardi模型的基础上
2、引入了修正因子对模型进行了修正,并指出电池的工作电流和表面对流传热系数都会影响电池的散热;2011年底福特公司研发出了纯电动锂离子电池包,使用液冷热管理方案,大大提升了电池的使用性能和寿命8。清华大学冯旭宁9等人确认了电池各项异性导热系数,并在液冷却下验证了不同的电池排列方式产生不同的导热系数。文献10提出采用冷却盘方式对方形动力电池进行冷却,不同的冷却盘内腔液体流道对电池组的散热具有不同的影响。 本文总结了车用动力电池的生热机理及传热方式,通过仿真分析液体冷却中不同的冷却液流速和不同的液体流场对电池组散热的影响。 1 锂离子电池热管理系统 本文采用了方形锂离子电池,型号为502040,长宽高
3、为5mm20mm40mm,电池的热物性参数见表1。 锂离子电池布置与散热方式: 车用动力电车组一共24个电池单体,分6组每组4个电池单体,形成6个方形电池包。电池箱体采用了铝合金材料外部尺寸为82mm63mm47mm,箱体侧面厚度1 mm,底面厚度2mm;电池组内部用铝合金挡板固定电池的布置,厚度为0.5 mm,如图1所示。 本文采用液冷却,选取硅油作为变压器油,相应的物理性能参数如表2。 2 ?用动力电池散热分析 2.1 液体流速对电池散热效果分析 对上节设计的电池组模型选择下进上出的液体流向。根据仿真结果分析可知,在进出口位置附近的温度较低,散热效果较好,在进液口的上方,由于液体流线在其位
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