动力锂电池组液冷散热仿真.pdf

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1、10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.13.042动力锂电池组液冷散热仿真任冰禹（西南交通大学机械学院，四川成都610031）摘要：为使电动汽车的锂电池组能够工作在规定的温度范围内，确保电池系统的使用安全。建立了电池组的液冷散热结构模型，并基于汽车在爬坡工况下的电池生热率模型，对电池组进行温度场分析计算。结果显示，该结构可以将电池的最大温升控制在10K以内；通过增大冷却液流量可以提高电池的散热能力。关键词：锂电池组；液冷；散热结构；热分析中图分类号：U463.6文献标识码：B文章编号：1671-7988(2017)13-123-03Simulationofpow

2、erlithiumbatteryliquidcoolingsystemRenBingyu(MechanicalEngineeringInstitute,SouthwestJiaoTongUniversity,SichuanChengdu610031)Abstract:Inordertomakesuretheelectriccarlithiumbatterycanworkwithinthespecifiedtemperaturerange,andensurethesafetyofthebatterysystem.Aliquidcoolingstructuremodelofthebatte

3、ryisbuilt.thebatterypacktemperaturefieldisanalysisbasedonthebatteryheatgenerationratemodelofclimbingcondition.Theresultsshowthatthemaximumtemperaturerisecanbecontrolledwithin10K,andthecoolingcapacitycanbeincreasedbyincreasingthecoolantflowrate.Keywords:Lithiumbatteries;Liquidcooling;Coolingstruc

4、ture;ThermalanalysisCLCNO.:U463.6DocumentCode:BArticleID:1671-7988(2017)13-123-03[3]降很快。为此研究人员设计了各种电池箱的散热结构，以前言保证电池能够工作在其允许的工作范围之内。本文设计了一种新型的客车用电池箱散热结构，并采用有限元软件随着国家对电动汽车行业的大力支持，电动汽车行业发FLUENT对电池箱的散热进行模拟，以保证设计的可靠性。展迅速。电动汽车的动力核心为动力电池组，磷酸铁锂电池具有能量比高、高低温使用范围广、安全性高及循环寿命良1电池箱散热系统结构图[1]好等优点，被广泛应用于各类动力电池组

5、中。但是锂电池在充放电过程中，由于焦耳热，反应热等的存在，会产生大1.1几何模型的建立量的热量，如果不采取一定的散热措施，会引起电池组热量的累积，导致温度上升并引起电池各方面性能的下降。研究表明锂离子动力电池模块、结构、散热方式等硬件的设计和电池热管理逻辑的算法设计对电池的温度会有很大的影响[2]。同时，锂电池的工作温度在20-40℃时，电池的放电效率图1电池液冷散热结构较高，而温度在低于20℃和高于40℃时，电池的放电效率下本文的客车用电池箱采用方形结构，由于是对电池箱的作者简介：任冰禹，就读于西南交通大学机械学院，电池热分析方散热结构进行分析，所以对其结构进行简化以方便FLUENT

6、向。的计算。简化后的电池箱散热结构如下图1所示。其中，蓝2017年第13期任冰禹：动力锂电池组液冷散热仿真124色部分为锂电池，为方便计算，建模时将5块电池合为一排，液，其中冷板材料为铝，冷却液采用乙二醇溶液，可物质属单电池的尺寸为173*132*48mm。蓝色部分为过水冷板结构，性如下表1所示：与电池紧密接触，中间有三根冷却水管道，黄色部分为冷却2.3边界条件水箱部分，左右部分上面的两个开口为冷却水的进出口。①采用速度入口的边界条件，设置入口端流体温度为1.2网格划分298K，并设置速度为10g/s和20g/s以进行对比，压力值设由于该电池散热系统的结构较为复杂，采用结构网格进置为0

7、Pa，另外湍流强度设为默认，水力直径为27mm。行划分难度较大，所以本文采用非结构网②采用压力出口的边界条件，设置压力值设置为0，另格进行划分，网格划分前对模型进行分组操作，为后续外湍流强度设为默认，水力直径为27mm。的FLUENT分析提供便利，最终的网格如下图2所示。③对于冷板与冷却液，冷板和电池的接触面，采用FLUENT中的耦合壁面模式进行设置，FLUENT会自动对壁面的换热率进行计算。④其余壁面由于在电池箱内部，不存在与外界的能量交换，