某型动力电池包散热系统设计

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fan20090603
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动力电池为新能源汽车提供强大的动力,是电动汽车上的主要储能元件,也是电动汽车的关键部件,直接关系到电动汽车的安全行驶和动力性能。目前有很多种电池应用在电动汽车上,锂电池因为其优秀的功率输出特性和长寿命等特点,在各个汽车生产厂家的电池包中得到了广泛的应用。但是锂电池有一个缺点,就是温度对锂电池性能的影响比较大。由于电动汽车的电池体摆放得非常紧密,电池包的中部会积攒比较多的热量,而电池包的四周边缘区域的热量比较少,这就造成了电池包内的各个单体电池的热量会不均匀,进而造成各个电池温度有所差别,同时这也会使得各个电池的模块、电池的内阻和电池的容量不相一致。这样经过长时间的积累,会造成部分电池过充电和放电,进而影响整个电池的寿命和性能,造成安全隐患。所以为了更好的延长电池的使用寿命和续航里程,必须有一套良好的电池散热系统。锂电池的工作温度的最理想范围是25~45℃,电池模块之间的温度差小于5℃。由于大容量、高功率的锂电池应用越来越多,并且电池包内空间有限,传统风冷散热已经不能满足锂电池散热的要求。目前有越来越多的产品采用液冷散热。本论文主要工作是设计一种新型的微通道扁管式电池散热系统。使用solidworks软件对电池包进行三维建模。该新型散热系统由微通道扁管制成的热管和微通道液冷管组成。电池散发的热量先传递给热管,热管由于相变把热量传递给液冷管,并由液冷管把热量带出电池包系统外面。从而使锂电池和电池模块工作在正常的温度区间,保证电池包的正常工作。在本系统中液冷介质采用纯水。本论文主要采用三种设计方法,理论计算、star-ccm+软件模拟仿真,以及实验验证。首先通过理论计算,可以得到液冷系统中冷却液的温升,温升可以做为仿真软件是否收敛的理论依据,也可以大致验证实验中测得的数据是否准确。第二是通过star-ccm+进行建模仿真,得到整个电池包电池的温度云图分布,冷却液的压强云图,冷却液的进出口水温等数据,通过对比理论计算的冷却液温升,以及实验得到的测温点温度,验证散热系统的可行性。并且star-ccm+软件可以计算不同的电池发热工况,以及稳态瞬态计算工况。本文中计算三种电池稳态发热工况,分别是电池0.5C、1C、2C的稳态发热工况,稳态工况的计算模型可以收敛之后,计算一个电池2C发热的非稳态工况。其中C是代表电池的容量,用0.5C、1C、2C充电时间分别是2h、1h、0.5h。实验验证是试制一个产品模型,进行实验,验证理论计算值和仿真值。通过以上三种方法结合,互相验证,经过合理的设计和计算,设计一套结构紧凑简单,可靠性强的电池散热系统,并能够满足电动汽车需求。
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