基于往复式风冷锂电池模块的设计及温度场分析
2020-08-10姜贵文胡清华黄菊花刘自强廖伟鹏
南昌大学学报(理科版) 2020年2期
姜贵文,刘 波,胡清华,庄 玲,黄菊花,刘自强,廖伟鹏
(1.上饶师范学院物理与电子信息学院;2.江西省电动汽车部件智能化工程研究中心,江西 上饶 334001;3.南昌大学机电工程学院,江西 南昌 330031)
动力电池是电动汽车的关键部件,其性能的好坏直接决定电动汽车的工作性能、行驶安全性。锂电池由于能量密度高、循环寿命长等优点,是电动汽车的首选电源[1-2];然而,锂电池温度适应性差[3],温度过高或过低,都影响其工作性能,甚至引起寿命衰减、热安全性等问题[4-5],因此,必须借助热管理系统把电池的温度控制在正常范围内。风冷由于结构简单、成本低,在动力电池热管理系统中得到广泛的使用。强制风冷的缺点是散热效率低,Giuliano等[6]在锂电池冷却板空腔内部装入泡沫铝,通过泡沫铝来增大散热面积,从而提高强制风冷的散热效果。Wang等[7]研究了电池的布局和风扇的位置对强制风冷散热效果的影响,发现电池和风扇呈对称结构布置的散热效果最好。强制风冷的另一缺点就是温度均匀性差,程昀等[8]通过数值模拟发现,空气对流换热系数由5W·m-1·K-1增大到100W·m-1·K-1,电池模块中心的温度仅下降了0.2℃,而温差却达到10℃。为了提高强制风冷散热的均匀性,需要设置复杂的并行风道结构,Sun等分别研究了U型[9]和Z型[10]风道结构的并行通风散热的冷却性能。宋俊杰等[11]以38120型磷酸铁锂电池为研究对象,设计一种新型的反向风冷来提高电池模块温度的一致性。He等[12]设计了一种往复式风冷的散热系统,来提高电池模块温度的一致性,但最高温度稍微增加。……
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