热管用于锂离子电池组散热性能的数值模拟研究
2021-11-26刘业凤夏鑫鑫吴琪
农业装备与车辆工程 2021年11期
关键词:模型
刘业凤,夏鑫鑫,吴琪
(1.200093 上海市 上海理工大学 能源与动力工程学院;2.200093 上海市 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室)
0 引言
电动汽车行驶过程中,温度对于动力电池性能影响尤为显著[1],温度过高或过低都会影响动力电池运行性能[2]。对于锂电池,最佳的运行温度一般保持在25~50 ℃之间,温差小于5 ℃[3]。李策园[4]通过实验发现温度对电池容量影响巨大,温度低于-30 ℃时,电池放电容量仅为标称容量的30%;温度高于20 ℃时,电池可放出容量可达到标称容量的95%以上。电池包热量堆积也会影响电池使用寿命,根据Arrhenius 公式估算,温度每上升1 ℃,电池的退化速率增加7%[5]。锂离子电池在滥用的条件下,电池温度可以达到700 ℃,导致电池着火甚至爆炸[6]。因此动力电池热管理系统(BTMS)的实验研究就显得尤为重要。
近几年新能源汽车飞速发展,电池技术不断进步,许多学者纷纷提出设想,将热管技术应用在电池热管理系统中,利用其独特优异的特性对电池组进行降温散热。甘云华[7]等人利用液冷散热结合热管对圆柱形电池进行散热处理,首先建立热物理模型对电池模块表面温度进行模拟仿真,并搭建试验台进行实验验证,结果显示模拟仿真数据和实验结果对比基本吻合,确认了热物理模型的正确性,为后续模拟实验提供了理论基础;Wang Q[8]等人设计了L 型热管,蒸发段打扁成扁平状,夹在方形电池之间,冷凝段则利用液体进行降温冷却散热,实验结果证明了电池模块经过1 800 s 的充放电循环之后,表面温度依然可以保持在41 ℃以下;……
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