動力電池散熱數(shù)值模擬分析

　　摘要：通過建立電池溫升模型模擬分析了無肋片自然對流電池溫升、加肋片自然對流電池溫升及加肋片強(qiáng)迫對流電池溫升等三種工況下的電池溫升特性，并對其中心溫度與電池中心平面平均溫度的溫升特性進(jìn)行了分析比較。由模擬結(jié)果分析可知，隨著放電倍率的增大，電池的溫升及溫差均明顯上升，增加肋片散熱可以有效降低溫升變化，但溫差較大。采用強(qiáng)風(fēng)可以減小電池溫差，但溫升抑制效果較差。

　　0 引　言

　　汽車在耗用巨量石油資源的同時(shí)，產(chǎn)生極大的氣體污染。每年汽車尾氣約排放２億噸有害氣體，占大氣污染總量60％ 以上。二氧化碳排放中，25％ 來自于汽車。至2030年將增至423億噸。在我國汽車排放的污染已經(jīng)成為城市大氣污染的重要因素，我國的二氧化碳排放目前已居全球第二，減排二氧化碳的壓力將越來越大。世界各國均把電動汽車的研究開發(fā)作為解決環(huán)境問題和能源問題的一種有效手段。

　　電動車的核心之一是動力電池，其需要具備高倍率快速充放電的能力。然而，充放電倍率越高，電池組溫升越快。另外，在過低的溫度下，電池的電化學(xué)反應(yīng)阻抗會大大增加，放電容量顯著降低，充電期間，電壓和內(nèi)壓上升快。此外，動力系統(tǒng)往往是由多個電池模塊串并聯(lián)形成的。不同的模塊所處的位置不同，散熱條件也不同，就會導(dǎo)致模塊之間溫度不均勻，而電池的溫度對電池的放電特性有較大影響，因此模塊間溫度差異將會導(dǎo)致模塊間充放電性能的不平衡。經(jīng)過多次充放電以后，電池性能差異越來越大，造成惡性循環(huán)。因此研究電池內(nèi)部熱現(xiàn)象，掌握其機(jī)理，對動力電池的應(yīng)用有著十分重要的意義。

　　1　電池組散熱基本形式

　　電池在高倍率放電時(shí)，放出的熱量較大，若不及時(shí)將熱量散出，會使得熱量在電池組內(nèi)聚集，電池溫度升高，電池容量衰減，不利于電池的循環(huán)使用。因此，需要引入電池組的散熱系統(tǒng)，常見電池組散熱有六種形式，即：利用外界空氣對電池進(jìn)行冷卻的被動式空氣冷卻系統(tǒng)（見圖1）。

圖1　被動式室外空氣冷卻系統(tǒng)示意圖

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