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电池组风冷系统结构设计与仿真优化研究*

2018-10-09汤玉婷

机电工程 2018年9期

方 凯,徐 屾,汤玉婷

(上海工程技术大学 汽车工程学院,上海 201620)

0 引 言

随着石油资源的枯竭和排放法规的日趋严格,新能源车已经成为了不可阻挡的趋势。锂电池,因其自身具有能量密度高、使用寿命长、自放电率低等一系列优点,成为目前新能源车动力电池的首选。一般认为,锂电池的高效工作温度区间为0 ℃~40 ℃,电池组之间的温差最好控制在5 ℃以内[1-2]。锂电池长时间在高温环境下工作,容量和使用寿命均会大大缩减。若电池组未采取合适的热管理措施,在某些极端情况下,甚至会引起热失控,引发危险事故[3-4]。所以,针对动力电池组而言,引入合适的热管理方法是很必要的。

电池组冷却可大致分为水冷、风冷和相变材料冷却,本文采取的冷却措施为风冷。众多学者对风冷结构做了大量的研究。陈磊涛等[5]对电池箱体的设计提出了两种局部结构变动途径:一种是改变通道的宽度,另一种是改变空气进出口处集流板的倾斜角度。两种方法分别对应调节的是速度和压力。在对不同流道宽度和集流板倾斜角度联合模拟后,得出流道宽度递减值为1.5 mm、集流板倾斜角度为4°时电池组流道的流速分布最为均匀。梁金华[6]通过在不同通道加装楔形装置以改变不同流道的风速。Rajib Mahamud等[7]设计了一种新型的风冷装置,该装置可周期性地变换进风口和出风口,当以120 s为变换周期时,电池组最高温度相比没有变换进出口时降低了1.5 ℃,电池组温差降低了72%。

为改善电池组温度均匀性,本文设计一种单进四出的箱体结构,在4个出风口按照一定规律开闭时,可以主动引导冷却介质通过设定的流道,从而可以对电池组中温度较高的电池采取主动控制。……

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