某纯电动汽车电池模组散热结构设计与热分析

随着人们对生活环境的要求越来越高,绿水青山成为人们的美好愿景,零污染的新能源汽车备受关注,民众对新能源汽车的长续航高性能的要求越来越强烈。电池系统是新能源汽车的关键零部件,其性能的优劣是影响新能源汽车实现突破的关键因素。电池对温度十分敏感,电池工作在合适的温度区间才会稳定发挥高性能,温度过高使电池的容量以及输出性能下降,更严重的使电池产生热失控,对行驶安全性存在严重威胁,因此必须对电池组的散热系统进行合理的设计来保证电池正常工作。本文基于某款纯电动汽车电池系统对电池模组的散热结构展开研究。本文结合该车型电池系统主要参数,对电池系统内模组的串并联进行设计,结合开发车型的尺寸以及电池容量,通过对比目前市场主流的散热方式,确定了电池系统的散热方式为液冷散热。首先分析锂电池生热原理与热传递特性,对该电池系统所采用的单体电池做温升和内阻的热特性实验。结合锂电池物性参数建立了单体电池的数值模型,模拟仿真的边界条件与实验条件设置一致,电池的发热功率通过UDF编程进行加载,将仿真结果与实验结果进行对比,验证了所建立的热模型的正确性。其次以电池组中一个模组为研究对象,针对液冷散热设计了五种不同的冷却管道结构,采用CFD仿真手段,来模拟五种结构冷却管道对电池模组散热的影响,通过对比模组的温升、温差以及温度分布均匀性,得出单进单出的蛇形冷却管散热效果最好。针对单进单出的蛇形冷却管,得出冷却管道包络角不同对电池的散热有影响,继而研究冷却管道的包络角对电池组散热的影响,通过分析包络角度的范围,设计了四种包络角度的蛇形冷却管,结合冷却管的功耗损失分析各冷却管结构下电池模组的温升、温差,得出包络角为53°的的蛇形冷却管为较优的冷却管道。最后基于包络角为53°的单进单出蛇形冷却管,以电池系统中的电池模组为研究对象,分析冷却介质的类型、冷却介质的温度、冷却介质的流量以及冷却介质的流动方式对电池模组散热的影响。通过仿真分析,结合电动汽车的实际情况,得到了对电池系统散热有参考价值的结论,对后续电池系统的开发有指导意义。