方型动力锂电池生热散热特性研究及优化

在自然资源不断紧张的局势下,电动汽车成为当下一个热门的话题,掀起了一场电动汽车热。动力电池作为电动汽车的核心部件,其性能的好坏决定了电动汽车的性能。而影响动力电池性能的主要因素是温度,长期处于过低或过高温度下工作的动力电池的可用容量、化学性能和使用寿命都将大幅度的下降,严重时甚至会导致热失控,危及电动汽车及人员的安全。因此,详细研究动力电池的热特性,设计合理的电池组散热结构和电池箱是非常有必要的。本文以LiFeP04动力锂电池为研究对象,建立了电池的热模型,并与实验对比验证了其有效性,且对单体电池和电池组的温度场进行了数值计算,分析其影响因素,提出了改善电池组散热能力和温度均匀性的措施,主要研究内容如下:(1)详细研究了动力锂电池的工作原理和结构特点,并对其生热和传热机理进行深入分析,同时对单体电池进行了不同充放倍率下的温升实验,分析不同充放电倍率对单体电池温度分布的影响,且给后文的仿真模型提供实验验证。(2)建立动力锂电池的三维热效应模型,确定热模型的相关参数和边界条件,同时创建单体电池的仿真模型,完成其热仿真计算,分析不同放电倍率和不同环境温度下单体电池的产热情况以及电池表面温度分布,且通过与实验数据对比分析,证明了仿真模型的有效性。(3)完成风冷初始模型的设计,并基于实际工程应用,提取初始模型的仿真模型,且对其进行多因素数值计算,研究了不同倍率、不同风速以及不同环境温度下对初始模型的温度场的影响。对初始模型的风道进行结构优化,分别研究了电池模组间距、进出风口角度以及采用进风道表面处理的方法对电池组散热能力的影响,结果表明改变进风口角度以及采用进风道表面处理的方法能够有效改善电池组的散热能力。且开发了双进风道电池组散热结构,并结合表面处理的方法,得到满意的电池组风道结构。