基于高速工况的电池包散热能力研究

胡宁++张炳力++李存俊++刘牛表2不同风速下的电池组;进口风速尬(m•s"1)(三扌g位)中心截面平均温度TTC32.83331.94431.38900/1/^Kflsfr6平均温度温差46送风速度V-J(m・s_1)图6中心截面速度矢量图7由油细中心截面潟痔±进口边界进口速度^/(m-s_1)岀口边界热源於放电倍率7?/C对流换热系数/(W-m_2K_1)图5电池包内流线分冇摘要:利用Advisor软件搭建纯电动汽车模型,在高速工况(HighwayFuelEconomyTest,HWFET)下对纯电动汽车进行动态仿真分析,得岀此工况下动力电池的输出电流分布。使用现有的试验条件求得动力电池产热量曲线,并以此作为电池仿真分析的热源模型。利用流体动力学软件STAR-CCM+分析纯电动汽车在HWFET工况下运行时,动力电池包的散热能力。关键词:高速工况;动力电池;电池产热:S;动态仿真;电池散热中图分类号:U469.72文献标文献标识码:A文献标DOI:10.3969/j.issn.2095-1469.2016.02.08随著社会的进步以及环境问题的不断升级,新能源产业得到蓬勃的发展,而新能源汽车以其噪声低、污染小的优点得到世界各国的普遍重视,作为电动汽车核心部件的动力电池也自然成为很多学者的研究重点。电池组温皮的一致性直接关乎动力电池的寿命,是电池研究的核心领域,因此,很多学者将精力投入到电池热管理的研究当中。姬芬竹等[1]对锂离子电池的生热速率进行了讨论,并利用Fluent软件对电池的散热系统进行了分析。雷志国等⑵以猛酸锂电池为研究对象,探究了电池的低温性能,并对低温加热方法进行了讨论。周萌等[3]对动力电池的液冷热管理系统进行分析,并获得了较为良好的冷却效果。但现阶段大多数研究工作都没有将汽车实际运行工况与动力电池的热管理相结合,更侧重于理论性。本文基于汽车的实际高速运行工况,对纯电动汽车动力电池的散热特性进行研究,具有更加重要的实际意义。2电池动态特性分析当电动汽车实际运行时,动力电池的输出电流并非是一成不变的,而是随看路况的变化而不断变化的。通过Advisor软件搭建纯电动汽车仿真模型,可以分析电池输出电流的变化规律,为动力电池的散热性能分析提供前提。2.1HWFET工况汽车的理论运行工况很多,一般用于分析的有新欧洲驾驶循环(TheNewEuropeanDrivingCycle,NEDC)工况,美国的FTP75工况以及日木的JC08工况等,虽然这些工况主耍用丁轻型车排放油耗试验,但也同样适用于汽车其它方面的性能测试。HWFET工况是公路行驶工况,也是高速行驶工况,该工况历时765s,总行程16.45km,汽车的平均行驶速度为77.7km/h,HWFET运行工况如图1所示。2.2动态仿真分析仿真分析时,汽车运行工况为高速工况,整车质量为1200kg,电机的峰值功率50kW,锂电池容量为60Aho利用Advisor软件搭建的仿真模型如图2所示。通过仿真分析,可以得出在HWFET工况下,纯电动汽车动力电池输岀电流曲线,具体电流变化规律如图3所示。动力电池输出电流曲线反映了电流随时间(路况)的变化规律,从电流变化曲线屮可以清楚地看出,在HWFETT况下,动力电池输出电流儿乎全部低于80A,即当电动汽车在此高速工况下行驶时,输出电流最髙为80Ao因此,基于上述分析结果,我们对电动汽车进行产热及散热特性分析时,选择其工作电流为81A,由于电池容量为60Ah,也即令电池以1.35C放电倍率持续运行,研究电池包的散热特性。3搭建电池包模型3.1模型前处理根据整车布置需求,电池包设定为阶梯式外形结构,电池为最常用的锂离子电池,冷却方式为并行冷却[5]。首先利用三维建模软件CATIA搭建电池包模型,由于理论分析时只需要与流体接触的表面,因此,在模空前处理过程中,去除电子电器件以及外表面的支架和螺栓等对理论分析影响不大的儿何结构,并对其进行适当的简化。将简化后的电池包结构进行网格划分,经过几何清理和网格划分后的结构如图4所示。3.2模型计算参数在进行分析时,由于研究动力电池散热性能随时间的变化规律,因此选择瞬态分析。流体速度较快,绝大部分处于湍流状态且流线弯曲程度较大,故选择RealizableK-epsilon湍流模盘。动力电池作为均匀体积热源,并耦合能量方程[6]。3.3模型边界设定在进行计算流体动力学分析时,边界条件准确与否直接关系到仿真结果的精确性,因此需给...

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