相变材料与双向液冷系统耦合的锂电池温控规律的数值模拟研究
2021-11-01张利智禹国军
东北电力大学学报 2021年5期
关键词:系统
张利智,刘 聪,禹国军
(上海海事大学商船学院,上海 201306)
伴随着新能源汽车产业的高速发展,动力电池作为电动汽车的主要动力源和核心部件,逐渐成为能源工程领域内研究的热点和重点.高比能和高工作电压的优点使得锂离子电池成为电动汽车和混合电动汽车的最佳电源选择[1],但其过热问题也一直是一个影响电池效率、安全性和使用寿命的问题.锂离子电池过热会导致电池容量衰减[2-3],使电池性能下降,甚至可能造成热失控或者爆炸等潜在风险[4-7].相关研究表明,电池组的最佳工作温度范围为30 ℃~50 ℃且最大温差应控制在5 ℃以内[8].因此,高效的动力电池的冷却系统对延长动力电池的使用寿命,确保电池使用的安全性并获得最佳使用效率具有重要意义.
动力电池冷却方法主要有空气冷却、热管冷却、液体冷却和相变材料(PCM)冷却等.空气冷却[9]具有结构简单、系统重量小、成本低的优点,但是该方法冷却效率有限;热管冷却[10]虽然是一种高效的冷却方法,但其成本高且易受到局部重力的影响;液体冷却[11-12]方法冷却效率高,但是结构相对复杂,对密封性的要求也较高;相变材料冷却无需外加能耗,是一种成本低、温度均匀性好的方法,近年来受到越来越多的关注.然而,单纯的相变材料冷却系统热调节能力有限,例如Kizilel等[13]和Wang等[14]的研究结果均表明相变材料冷却能较好的保持电池温度的均匀性,但由于其相变吸收热量无法被带走,导致其丧……
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