為了研究動力汽車用鋰電池溫度場分布,建立了單體電池及電池組仿真模型,通過實驗與FLUENT軟件模擬驗證的方式分析單體電池溫度場。通過仿真分析討論電池組溫度場,采用三種不同的進出風(fēng)方式進行空氣強制冷卻電池組,分析了進出風(fēng)口有傾角與無傾角的不同溫度控制效果,結(jié)果表明帶有傾角的進出風(fēng)方式有利于降低電池組最高溫度。采用電池組殼體側(cè)面開孔方式進行電池組熱管理,可有效改善電池組放電過程的溫度分布均勻性。 

【文章來源】：熱科學(xué)與技術(shù). 2016,15(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖１１８．００℃時２Ｃ放電結(jié)束電池溫度場（ｂ）自然對流狀態(tài)

布，電池單體以２Ｃ放電電流工作，最高溫度出現(xiàn)在電池體內(nèi)部偏向下方，電池上方溫度較低，電極溫度最低，正極溫度高于負極。雖然正極電極產(chǎn)熱速率高于電池體，但由于銅、鋁電極的導(dǎo)熱系數(shù)較大，電極也起著冷卻翅片的作用，材料及發(fā)熱速率不同因此電極溫度不同。（ａ）絕熱狀態(tài)（ｂ）自然對流狀態(tài)圖１１８．００℃時２Ｃ放電結(jié)束電池溫度場Ｆｉｇ．１Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｏｕｒｓａｔｅｎｄｏｆ２Ｃ－ｒａｔｅｏｆｄｉｓｃｈａｒｇｅｏｆｓｉｎｇｌｅｂａｔｔｅｒｙａｔ１８．００℃觀察圖２中電池體最高溫度及平均溫度變化可知，電池體溫度變化在開始階段和最終階段比較接近，由于模擬是理想的完全絕熱，因此溫度直線上升，而實驗過程由于電池體難以做到完全絕熱，因此有一定誤差。實驗初始階段電池溫升用于加熱自身，８００ｓ以后部分熱量用于加熱外部保溫材料因此溫度上升趨勢減緩，放電結(jié)束階段模擬與實驗溫度差小于１．００℃，因此可驗證仿真過程的正確性。圖２絕熱條件下２Ｃ放電實驗及仿真的電池溫度變化Ｆｉｇ．２Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｓｉｎｇｌｅｂａｔｔｅｒｙｂｅｔｗｅｅｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｔ２Ｃ－ｄｉｓｃｈａｒｇｅｒａｔｅ２．２電池組并行通風(fēng)陳磊濤等［１５］研究了電池間隙及集流板傾角不同時電池溫度管理系統(tǒng)的效果，得出傾角４°時流場分布較均勻。本文采用１０塊電池并聯(lián)通風(fēng)方式，采用圖３所示電池系統(tǒng)，模擬ａ進出風(fēng)口無傾角；模型ｂ進出風(fēng)口均為４°傾角；模型ｃ進風(fēng)口有４°傾角，出風(fēng)口無傾角；模型ｄ在３號電

（ａ）模型ａ（ｂ）模型ｂ（ｃ）模型ｃ（ｄ）模型ｄ（ｅ）模型ｅ圖３并聯(lián)通風(fēng)電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)模型（１／２模型）Ｆｉｇ．３１／２ｍｏｄｅｌｏｆｐａｒａｌｌｅｌｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｂａｔｔｅｒｙｔｈｅｒｍａｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ表２電池組中各電池體平均溫度Ｔａｂ．２Ｅａｃｈｂａｔｔｅｒｙａｖｅｒａｇｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｂａｔｔｅｒｙｐａｃｋｓ模型各電池平均溫度／℃１２３４５６７８９１０電池組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溫度云圖（ｂ）模型ｂ溫度云圖圖４電池組系統(tǒng)（對稱模型）溫度場分布Ｆｉｇ．４Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｏｕｒｓｏｆｓｙｍｍｅｔｒｙｂａｔｔｅｒｙｐａｃｋｓｙｓｔｅｍ根據(jù)圖５（ａ）及表２，對比模型ｂ與模型ｃ溫度變化曲線，放電結(jié)束（１８００ｓ時）模型ｃ最高、最低以及單塊電池平均溫度略高于模型ｂ，但其溫度差（最高溫度與最低溫度之差）小于模型ｂ，（ａ）模型ａ、ｂ、ｃ最高最低溫度變化圖（ｂ）模型ｂ、ｄ、ｅ最高最低溫度變化圖圖５模型ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ最高最低溫度曲線Ｆｉｇ．５Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｂａｔｔｅｒｙｍｏｄｕｌｅｓａ，ｂ，ｃ，ｄａｎｄｅ４３第１期王世學(xué)等：動力汽車用鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)仿真分析

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3059740