【摘要】：為了應(yīng)對全球范圍內(nèi)的資源匱乏、極端的氣候變化和日益嚴(yán)重的環(huán)境污染,電動車輛的應(yīng)用及推廣已勢在必行。目前,鋰電池的各項指標(biāo)和技術(shù)已成為衡量電動車輛性能的關(guān)鍵點。其中,磷酸鐵鋰電池由于其自身的能量密度較大、充放電的電壓較高、自放電率較低等特性,被廣泛應(yīng)用于電動車輛領(lǐng)域。但因為電動車輛的鋰電池組在實際使用的過程中,充放電倍率(充放電的電流大小)每時每刻都在發(fā)生改變,并且,每個鋰電池單體的具體使用情況也不一樣。造成了電動車輛的鋰電池組內(nèi),相同的鋰電池單體之間,在單位時間內(nèi)產(chǎn)生熱量的速率不一致,即每個鋰電池單體產(chǎn)生的熱量大小不一。進而導(dǎo)致電動車輛的鋰電池組內(nèi)的溫度分配不均勻,出現(xiàn)溫度差異的現(xiàn)象。如果不能及時地找到合理的散熱方法及散熱結(jié)構(gòu),可造成整個鋰電池組的散熱失控,發(fā)生爆炸或燃燒的嚴(yán)重后果。綜上所述,對鋰電池及鋰電池組的散熱管理成為電動車輛應(yīng)用的首要課題。風(fēng)冷散熱因為結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)、便于操控等優(yōu)點,得到廣泛的應(yīng)用,所以,本文采用計算流體力學(xué)(CFD)仿真分析的方法對磷酸鐵鋰電池組的風(fēng)冷散熱效果進行分析研究,提出合理的散熱結(jié)構(gòu)并進行優(yōu)化設(shè)計。首先,建立鋰電池單體的三維模型,設(shè)置模型的物性參數(shù)和熱性參數(shù),在鋰電池單體與外界空氣環(huán)境接觸的表面上施加熱輻射和熱對流的熱載荷,并設(shè)置外界空氣環(huán)境的初始溫度為25℃,從而對鋰電池單體在不同放電倍率(1.0c-2.0c)下進行溫度場的仿真分析。通過研究溫度場云圖的分布規(guī)律,總結(jié)鋰電池單體在不同放電倍率下的熱特性,并對鋰電池組進行三維模型的建立,選擇自適應(yīng)的網(wǎng)格劃分方法對鋰電池組的網(wǎng)格進行劃分,為鋰電池組溫度場的仿真分析做好準(zhǔn)備。然后,在1c的放電倍率下,分別對考慮空氣間隙和不考慮空氣間隙的鋰電池組,針對兩種工況:1.普通強制風(fēng)冷2.加強強制風(fēng)冷,在兩種不同的工況下,分別進行溫度場的仿真模擬,并對得到的溫度場云圖進行對比分析。考慮到鋰電池組在普通強制風(fēng)冷及自然風(fēng)冷條件下,鋰電池組的散熱問題,提出設(shè)計合理的散熱結(jié)構(gòu)的要求。為簡化散熱結(jié)構(gòu),使散熱系統(tǒng)不要過于復(fù)雜,進而推出翅片式換熱器并引入空氣域的概念。最后,選定COMSOL Multiphysics作為CFD仿真模擬軟件。分別對影響鋰電池組風(fēng)冷散熱效果的翅片式散熱結(jié)構(gòu)的:進風(fēng)速度、翅片數(shù)目和單個翅片厚度。采用計算流體力學(xué)(CFD)仿真分析方法,以鋰電池組的實際散熱效果為優(yōu)化方向,采用正交試驗的分析方法對鋰電池組風(fēng)冷散熱結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。
【圖文】：

空氣逡逑圖１－２⑷串聯(lián)式邐圖１－２（ｂ）并聯(lián)式逡逑Ｆｉｇ．邋１邋－２（ａ）邋Ｔａｎｄｅｍ－ｔｙｐｅ邐Ｆｉｇ．邋１－２（ｂ）邋Ｐａｒａｌｌｅｌ－ｔｙｐｅ逡逑１＾１１＃２］等人對豐田旗下Ｐｒｉｕｓ和本田旗下Ｉｎｓｉｇｈｔ兩款車的電池組風(fēng)冷散熱系逡逑統(tǒng)進行了實車實驗，根據(jù)鋰電池組周圍的溫度場分布反饋，使風(fēng)機的工作模式得以實逡逑時調(diào)整，使兩款車的鋰電池組的周圍保持相對穩(wěn)定的環(huán)境溫度，保證整體鋰電池組的逡逑溫度處于正常工作的溫度范圍。ＦａｎｌＷ等人對鋰電池單體間距和進風(fēng)速度對鋰電池組逡逑的溫度場分布的影響進行了研宄，對鋰電池組單側(cè)冷卻和雙側(cè)冷卻的散熱效果進行了逡逑對比分析，，對鋰電池組空氣流道變間距情況進行了討論，并得出優(yōu)化的散熱模型。逡逑Ｐａｒｉ＃４］研究了在考慮鋰電池單體的能量密度高以及鋰電池組整體結(jié)構(gòu)的局限性時，驗逡逑證了強制風(fēng)冷散熱的有效性，并且改變進出口區(qū)域空氣的進、出角度都可以有效控制逡逑鋰電池組溫度的提升并保證溫度均勻性。NB，］等人研宄空氣進流方向（橫向或者縱向）逡逑和Ｕ型管等模式對鋰電池組溫度場分布造成的影響

本文編號：2695697