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1、浅谈新能源汽车用锂电池热管理系统设计 生活中非常常见。例如当锂电池生热之后,附着于锂电池上的粒子温度就会上升,随后因为粒子存在无序运动行为,所以当带有温度的粒子与周边事物接触,就实现了热能传播2。 2.2.2 对流换热 对流换热是一种以流体为介质实现热能传播的物理现象,即当流体整体存在温差时,受流体的宏观位移使得温度相互混合,由此就实现可传热。另外,对流换热同时还具备热传导的特征,即只有在外部与流体之间存在温差才能实现热能传播。 2.2.3 热辐射 热辐射是一种不须要介质或媒介就能实现热能传播的物理现象,即任何温度大于0k的物体都具有汲取热能的作用,相应受发热物体粒子运动下产生的电磁波影响,会
2、导致其他物体温度上升。 3 热管理系统设计 3.1 設计方案一 方案一设计中,首先依照5mm的间距将全部锂电池分为两列,通过条形支架对电池进行固定、支撑,支架的安装与安装面平行,其次进行空气进出口设计,主要采纳矩形形态。表1为方案详细数据;方案一设计结构见图1。 对方案一运作进行理论分析:气体将通过箱体的左下方进入箱体内,方向为水平向,通过内设导流板(因导流板并不会影响到模型运作,因此在设计部分省略)使气流匀称渗透到电池间隙,利用气流流淌带走电池表面热量,再从右上方出口排出,由此实现散热。在整个设计当中,因为支架原因气流进入箱体后并不会出现紊乱,而是不断朝出风口发展,可保障散热功能的有效性。
3、3.2 设计方案二 方案一的特点在于风力进入箱体后可以匀称的对每个电池进行散热,但该方案的面积较大,可能不适用于内部空间较小的新能源汽车,就这一点本文将在方案二中,采纳与方案一相同的材料进行热管理系统设计,旨在降低系统面积,且不影响散热实力。图2为方案二设计结果。 依据图2可知,方案二与方案一的根本差别有二,即电池排列均采纳阶梯形式,由高至低各相差50/7mm,此举使得箱体的高度减小,且不须要采纳菱形箱体来进行设计,说明系统面积得到降低;为了不影响到散热实力,方案二中并没有安装导流板,此举是为了避开导流板对风力的阻隔,提高了系统内部空间的空气密度与强度,确保散热实力不会降低。综上,方案二的运用
4、更具优势,建议采纳这种方式进行新能源汽车锂电池热管理系统设计。 4 系统仿真测试 4.1 测试思路 介于方案一、二的散热原理都在于风力,因此在仿真测试当中,主要模拟一个风力环境,再将两个方案模型放入该环境当中,通过数据可知两者优劣。风力环境参数为:进口风速依次设置为1、2、3m/s;系统初始温度及进气温度为25;放电倍率为3C;仿真时间10min3。 4.2 方案一测试结果 依据方案一仿真测试结果可知,方案一在不同风速条件下电池温度分布并没有发生改变,都存在上部温度低、下部温度高、左侧温度低、右侧温度高的现象,从这一点上可以看出,方案一的散热效果事实上照旧存在不匀称的现象。 另外,通过视察发觉
5、在方案一进风口角度上,其在风速为1m/s时左右两侧电池温度出现了较大的温差,但上下电池温度没有出现影响;在风速为2m/s时左右两侧电池的温差值大幅减小;在3m/s时左右两侧电池的温差值并未发生改变。综上可知,方案一的散热必需建立在较强风力的条件下才能发挥有效作用,但能效存在较大上限,并不存在“风速越大则散热效果越好”的表现。 4.3 方案二测试结果 依据方案二仿真测试结果可知,方案二在不同风速条件下电池温度分布同样没有太大改变,但在各锂电池的温度丰富表现相对良好,温差数值不大,说明方案二可以更好的维护锂电池内部的热均衡分布,具有更优秀的性能表现。 另外,通过视察发觉在方案二进风口角度上,其在风
6、速为1m/s时左右两侧电池温差较于方案一更小,但差值照旧较大;在风速为2m/s时左右两侧电池的温差值大幅减小;在3m/s时左右两侧电池的温差值进一步减小。综上可知,方案二的散热实力对于风力的要求低于方案一,且能效上限也大于方案一,再一次证明了方案二的优势。 5 结语 综上,为了保障新能源汽车电能供应稳定与形式平安,文章对锂电池热管理系统设计进行了分析,可知锂电池生热来源于四大热源,且会对周边线路造成影响。针对锂电池生热现象,提出了两种热管理系统设计方案,并采纳仿真测试对两者的散热表現、原理进行分析,结果显示两个方案均具备散热实力,但方案二的散热性能与体积更具优势,因此建议选择方案二来进行锂电池
7、热管理。 参考文献: 1赵国柱,李亮,招晓荷,et al.混合动力汽车用锂电池热管理系统J.储能科学与技术,7(06):1101-203. 2王世学,张宁,高超.动力汽车用锂电池热管理系统仿真分析J.热科学与技术(1):40-45. 3高超,张宁,王世学,et al.翅片式锂电池热管理系统散热性能的试验探讨J.化工进展,v.35;No.295(4):103-108. 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页