為了強化動力電池熱管理系統(tǒng)的性能,提高電池組的散熱能力和溫度一致性,提出了一種基于對角雙向流道結構的液冷板新設計方案。以多排布置的方形鋰離子電池組為研究對象,借鑒Bernardi生熱速率模型,運用Flotherm有限元分析軟件建立液冷式鋰離子電池組熱管理系統(tǒng)的CFD仿真模型,通過調(diào)節(jié)該液冷板的結構參數(shù),對冷板結構進行優(yōu)化,滿足系統(tǒng)的散熱能力和溫度一致性要求。研究結果表明:該液冷板在滿足散熱能力的同時能夠很好地控制電池組的溫度一致性,電池組的最大溫差為2.4℃,相較于其他兩種結構形式的液冷板,其溫度一致性優(yōu)勢明顯;通過調(diào)節(jié)該液冷板中矩形流道的寬度、相關流道的間距和冷卻液流動速度,散熱能力和溫度一致性得到加強,最大溫差極限可降至1.0℃,保證電池組處于合適的工作溫度范圍內(nèi)。 

【文章來源】：電源技術. 2020,44(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

圖４展示了該液冷板結構與其他兩

角雙向流道液冷板結構示意圖??從幾何角度上，Ａ、Ｂ流道所組成的并行流道的任一處位??置，從Ａ管道冷卻介質(zhì)到該處的流長與從Ｂ管道冷卻介質(zhì)到??該處的流長之和總是為相同常數(shù)，其次該液冷板為１８０°旋轉(zhuǎn)??對稱圖形，這些均保證了該液冷板在拓撲幾何結構上的等同，??使每個鋰電池都具有相同的散熱條件。另外，矩形管道的優(yōu)勢??在于能夠控制鋰電池的最高溫度，管道的分布與管道形狀的有??效結合，能夠?qū)崿F(xiàn)其對電池模組最大溫差和最高溫度的控制。??２．２有限元模型建立及求解??鋰電池液冷散熱裝置如圖２所示，電池模組中包括３０塊??方形鋰電池，上下面設置有液冷板。電池模組呈三排布置，分??別對單體電池進行編號，同時在單體電池中心位置設置溫度??監(jiān)控點。??圖２?液冷散熱裝置??用Ｆｌｏｔｈｅｒｍ有限元分析軟件計算電池組工作的最高溫度??和最大溫差時，對仿真模型做出如下假設：??（１）電池組在運行發(fā)熱的過程中，熱輻射方式對散熱影響??極小，可忽略不計；??（２）散熱過程中，考慮到液體的等溫壓縮率和體積膨脹率??都很小，可以忽略由液體膨脹帶來的影響，并將冷卻液視之為??不可壓縮的理想流體；??（３）各鋰電池與液冷板之間填充的導熱介質(zhì)厚薄均勻，厚??度均為０．５?ｍｍ。??在熱仿真模型中，電池組以２?Ｃ電流進行放電，環(huán)境溫度??設置為２５?，液冷板對空氣的自然對流傳熱系數(shù)取值為５?Ｗ／??（ｍ２Ｋ），每條流道均以恒定流速０．００３?Ｕｓ流人，流人時溫度為??２５?Ｉ，采用湍流模型進行計算。??用Ｆｌｏｔｈｅｒｍ求解器對該仿真模型進行計算，如圖３所示。??電池模組中最高溫度為４３．５?－Ｃ?，最大溫差為２．４?Ｉ：；電池單體??

龍洚歧本＿?ｍｉ??究與設計??于液冷板的對角，Ａ流道中冷卻介質(zhì)從１?口進人、３?口流出，Ｂ??流道中冷卻介質(zhì)從４?口進人、２?口流出。??圖１?基于對角雙向流道液冷板結構示意圖??從幾何角度上，Ａ、Ｂ流道所組成的并行流道的任一處位??置，從Ａ管道冷卻介質(zhì)到該處的流長與從Ｂ管道冷卻介質(zhì)到??該處的流長之和總是為相同常數(shù)，其次該液冷板為１８０°旋轉(zhuǎn)??對稱圖形，這些均保證了該液冷板在拓撲幾何結構上的等同，??使每個鋰電池都具有相同的散熱條件。另外，矩形管道的優(yōu)勢??在于能夠控制鋰電池的最高溫度，管道的分布與管道形狀的有??效結合，能夠?qū)崿F(xiàn)其對電池模組最大溫差和最高溫度的控制。??２．２有限元模型建立及求解??鋰電池液冷散熱裝置如圖２所示，電池模組中包括３０塊??方形鋰電池，上下面設置有液冷板。電池模組呈三排布置，分??別對單體電池進行編號，同時在單體電池中心位置設置溫度??監(jiān)控點。??圖２?液冷散熱裝置??用Ｆｌｏｔｈｅｒｍ有限元分析軟件計算電池組工作的最高溫度??和最大溫差時，對仿真模型做出如下假設：??（１）電池組在運行發(fā)熱的過程中，熱輻射方式對散熱影響??極小，可忽略不計；??（２）散熱過程中，考慮到液體的等溫壓縮率和體積膨脹率??都很小，可以忽略由液體膨脹帶來的影響，并將冷卻液視之為??不可壓縮的理想流體；??（３）各鋰電池與液冷板之間填充的導熱介質(zhì)厚薄均勻，厚??度均為０．５?ｍｍ。??在熱仿真模型中，電池組以２?Ｃ電流進行放電，環(huán)境溫度??設置為２５?，液冷板對空氣的自然對流傳熱系數(shù)取值為５?Ｗ／??（ｍ２Ｋ），每條流道均以恒定流速０．００３?Ｕｓ流人，流人時溫度為??２５?Ｉ，采用湍

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]軟包裝鋰離子動力電池生熱速率測算方法研究[J]. 魏本建,魯懷敏,朱紅萍,何向明.  電源技術. 2017(11)
[3]乙二醇水溶液作為冷/熱媒的應用[J]. 常嘉琳,唐培亮.  制冷與空調(diào). 2013(05)
[4]錳酸鋰動力蓄電池散熱影響因素分析[J]. 林成濤,李騰,陳全世.  兵工學報. 2010(01)

碩士論文
[1]純電動汽車鋰離子電池熱效應及電池組散熱結構優(yōu)化[D]. 李濤.重慶大學 2013



本文編號：3269454