基于CFD的车用动力锂电池组散热结构优化研究

动力锂电池成组技术是新能源汽车关键技术之一,动力电池系统的性能决定了整车安全性、续驶里程以及使用寿命等关键评价指标。目前动力电池在整车应用中存在诸多安全问题,适宜的工作区间温度是动力电池有效发挥良好性能的基本条件,因此优化电池组散热结构对于提高整车安全性和性能具有重要意义。目前,车用动力电池包大多数采用单一的冷却方式进行散热,在电池组内部最高温度及最大温差控制方面表现较差。本文研究重点是基于CFD的车用动力锂电池组散热结构优化,探索高效的多介质耦合散热结构应用于电池成组设计中,从而实现良好的温度管理控制。本文主要内容包括以下几个方面:1.提出动力锂电池单体三维非稳态热模型:分析动力锂电池发热机理和传热特性,建立电池热效应模型,对不同倍率充放电条件下的锂电池单体进行瞬态热仿真,设计电池温升实验,对模型的准确性和可行性进行验证和评价。2.构建动力锂电池组三维非稳态热模型:研究从单体动力锂电池到电池组的热模型的建立方法,对动力电池组原始模型进行了瞬态热仿真分析,掌握其温度场分布情况。3.研发基于多介质耦合散热结构的动力电池组:提出两种新型锂电池组散热结构,并对不同散热条件下的温度场进行数值模拟分析,仿真结果达到预期效果,可有效控制动力电池组内部最高温度和最大温差,为电池组散热结构设计提供一定的参考依据。如何通过高效的散热系统使动力电池组保持在合理的工作范围内是国内外研发人员开发的共同目标,本文提出了新型的多介质耦合散热结构,可有效实现电池组的温度控制,对指导动力电池热管理系统开发具有重要的意义。