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经过FEA提高锂离子电池热管理功能

汽车锂离子电池的性能和使用寿命与电池的工作温度有着非常直接的关系。电池热管理是电池设计时需要考虑的最主要因素,尤其是那些间接式风冷

轿车锂离子电池的功能和运用寿命与电池的作业温度有着十分直接的联系。电池热办理是电池规划时需求考虑的最主要要素,尤其是那些直接式风冷或直接式液冷的热办理体系,由于冷却介质并不与电池单元直触摸摸。

插电式混合动力车(PHEV)有两种作业形式,分别为电量耗费形式(CD)和电量坚持形式(CS)。电池包的容量是由电量耗费形式的行进路程决议的。在这种形式下,电池单元的荷电状况一般会从90%下降到25%(假定电池的可运用容量改变规模为65%)。假如针对乘用车来说,在电量耗费形式下电量损耗假定为400-500 W·h/km的话,那么整个电池包的容量在电量耗费形式下需求能够在15~20kW·h规模内行进64km。

在电量耗费形式运转完毕后,电池单元内部会发生许多的热量,这主要是由于较高的放电/充电脉冲电流及较高的电池单元内部电阻形成的,而这些也会跟着电池电量的耗费不断添加。此外,由于插电式混合动力车电池仅在电量耗费形式下才干够到达满负荷作业状况,因此在电量耗费形式运转完毕后电池的热量会到达最大值。电池单元内部堆集的热量越多,电池的温度就会越高。

电池单元的最高温度和最大温差是影响电池耐久性和安全性的两个关键要素。为了让电池发挥最佳的功能,电池包内电池单元的作业温度应该控制在一个合理的规模内。在特定的作业环境下,电池单元内的温度散布应该尽量坚持均匀,这样才干保证电池的耐久性和安全性。

进步电池的热办理功能需求深化了解电池包内电池单元在不同布局和冷却条件下的热体现。在电池包冷却体系规划方面,电池温度改变热模仿能够发挥重要的作用。AVL Powertrain Engineering公司工程师经过模仿插电式混合动力车的使用环境对选用直接式液冷热办理的锂离子电池包的热体现进行了理论研讨。

工程师选用的电池包包括96个大功率电池单元,均匀放置在八个模块内。电池单元选用串联的方法,整个电池包的容量为20kW·h。每个模块放在并排的结构(热对称)中。电池单元经过与冷板直触摸摸的铝翅片(1.5mm厚)进行冷却。

研讨人员选用了一个简略的FEA模型对单冷板和双冷板冷却作用都进行了剖析,还对冷板表面温度改变给电池单元温度散布形成的影响进行了研讨。研讨结果如下:

◆电池单元的温度散布遭到冷板方位的影响十分大 ;
◆冷板内冷却液活动的方向对单冷板冷却作用的影响不明显,可是会对双冷板冷却的最大温差形成较大的影响;
◆双冷板的冷却容量是单冷板的两倍,因此在相同的电池负载下,选用双冷板进行冷却的电池最高温度比单冷板的低许多,最大温差也小很小;
◆单冷板和双冷板最大温度呈现方位不同:单冷板呈现在正极邻近,而双冷板冷却呈现在正负极之间的区域内;
◆双冷板冷却中电池接线端的温度比单冷板冷却低许多,由于电池接线端和母线发生的电阻热能够直接引导到双冷板冷却中的冷板上。而在单冷板冷却中,冷板一般放置在电池接线端对面方位。电池接线端和母线发生的电阻热只能顺着热传导途径扩撒掉。电池热阻的添加会导致接线端和母线发生的电阻热在电池内集合,然后导致接线端子邻近的温度进一步上升。(end)

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