基于CFD的车用锂电池冷板结构研究

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能源短缺和环境污染问题的严峻形势,使具有低排放优点的电动汽车(EV)成为关注的焦点。电池包作为电动汽车(EV)的主要动力源,因为其对温度的敏感性,电池包散热方面的研究成为当今的热点;在高放电倍率和高温工况下,电池包会产生大量热量,一旦温度过高可能存在热失控,降低电动汽车(EV)的安全性、温度均匀性和使用寿命。故研究高效的电池热管理系统,有效控制电池包工作温度具有重要意义。针对电池组温度过高和温度均匀性差的问题,搭建实验平台测试电池单体内阻特性和发热特性,拟合内阻与SOC变化关系并编译UDF程序。建立电池单体生热模型,利用Fluent仿真分析电池单体的温度分布,验证了模型的准确性。提出三种冷板布置方案的液冷电池组散热模型,方案c纵向布置方式冷却效果最好,就不同放电倍率和不同环境温度工况进一步验证其能有效控制电池组温度;研究冷板数量对电池组散热的影响,发现五块冷板数量导致冷却液带走热量的效率低,纵向布置一块冷板为最合理的冷板数量。提出三种冷却液流向方案和三种微通道结构,研究冷却液流向和微通道结构对冷板综合性能的影响;热力性能方面,“小循环”方案C应用于三种微通道结构时,散热效率分别提升了2.80%、2.72%、0.50%;水力性能提升方面,结构a优于结构b和结构c。通过搭建实验平台,整理数据获得的UDF热源程序,在电池单体生热模型的仿真温度与实验温度较吻合,准确性较高;建立的液冷电池组散热模型,纵向布置方式能有效控制电池组最高温度;纵向布置不同冷板数量时,理论上冷板数量的增加能够降低电池组最高温度,从能量管理策略考虑,五块冷板综合传热效率不高,纵向布置一块冷板的布置方案为最合理方案;提出的三种冷却液流向,“小循环”方案为最优方案,同时具有改善电池组温度均匀性的作用,此冷却液流向方案结合a微通道结构,有效提升冷板综合性能。
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