飞机锂离子蓄电池热特性研究

随着飞机先进性的不断提高,机载电子负载大幅增长,飞机电源系统的重要性提升到新的高度。蓄电池作为飞机电源系统的重要组成部分,在飞机处于应急状态时为关键设备进行供电,其性能好坏直接影响飞行安全。温度是影响蓄电池性能的重要因素,供电过程中伴随着大量的热产生,若不采取有效的热管理措施,蓄电池温度过高不仅会影响电池性能和使用寿命,也会对飞行安全造成影响,因此研究蓄电池热特性、优化蓄电池组散热是有重要意义的。本文在对飞机锂离子蓄电池系统和其核心组件锂离子蓄电池的结构、工作原理、工作特性等分析的基础上,选取型号为ICP45的钴酸锂离子蓄电池作为研究对象,建立了蓄电池热电耦合模型进行热特性研究。首先建立Thevenin等效电路模型,在Matlab/Simulink中搭建蓄电池充放电仿真系统,探究温度对锂离子蓄电池充放电性能的影响,根据仿真结果得出蓄电池的最佳温度区间。其次,在SolidWorks中分别搭建了单体蓄电池和蓄电池组的热仿真模型,确定蓄电池密度、比热容、热源和各向导热系数等参数,在UDF中完成等效电路模型参数和热模型参数的耦合编译后,在Fluent中实现对锂离子蓄电池热特性的研究,并分析了不同放电倍率下的电池温升特性及原因。针对出现的单体及模组温度超出最佳温度区间现象,以降低最高温度、缩小温差为目标,采用相变冷却方式对蓄电池组进行热管理,最终实现了将蓄电池温度控制在最佳工作温度区间内。