车用锂电池散热性能研究及优化

随着电池、电机控制、新能源整车技术不断发展,新能源汽车的续驶里程不断增加,电池充电装置等公共设施不断完善,人们对新能源汽车的接受程度不断提高。锂离子电池以其优越的综合性能有望成为新能源汽车中的理想动力源。但锂离子电池对温度十分敏感,由此引发的行车安全问题严重制约着动力电池的发展。本文以提高锂离子电池组散热性能为目的,进行了以下工作:(1)对锂离子电池的生热和传热特性进行分析,了解锂离子电池的产热来源以及传热方式。计算锂离子电池热物性参数并利用CFD技术建立锂离子电池三维数学热模型,模拟不同放电倍率下单体电池温升情况。对单体锂离子电池在不同放电工况下的温升情况和内阻变化进行了实验测试。对比实验与仿真结果,验证了锂电池生热模型的正确性。(2)根据电池排列方式和电池组结构的不同,建立了四种不同电池组几何模型,并分别对其进行了1C、2C放电倍率工况下单向吹风散热模拟,分析了电池排列方式以及电池极位有无冷却介质对电池组散热效果的影响,得到单向吹风条件下散热效果最好的电池组模型。(3)模拟了电池组相同放电倍率、不同通风方式条件下的风冷散热情况。发现单向吸风冷却方式的散热效果明显优于单向吹风冷却方式;提出了往复吸风冷却方式,得到往复吸风散热能更有效地降低电池组的最高温度和最大温差。(4)以电池叉排极位有冷却介质模型为研究对象,深入分析了往复吸风条件下往复周期、电池极位空气层厚度以及冷却空气初始温度对电池组散热效果的影响,利用多因素正交试验,得出低风速冷却条件下电池组散热优化策略。