考虑质量流量的电池组蛇形冷却结构仿真

针对大容量方形锂离子动力电池组在放电时存在电池表面温度过高与温度一致性较差问题,以电动汽车用某方形磷酸铁锂电池为研究对象,分别设计了具有单向流通结构和双向对流结构的蛇形管路电池组热管理系统。为了考察两种热管理系统的冷却性能,首先建立了单体电池的电化学-热耦合模型,模型经试验验证后,对不同质量流量下的电池组最高温度、冷却时间以及最大温差进行了对比仿真研究,结果表明:随着质量流量的增大,两种结构的电池组最高温度均呈下降趋势;在不同质量流量下,单向流通结构冷却时间均小于双向对流结构,双向对流结构的电池组的最大温差均小于单向流通结构;在大质量流量下,由于冷却液流速过快,会导致冷却液温度升高,从而影响冷却效果。

基于均匀设计的电池组液冷结构多目标优化

为了获得动力电池组蛇形液冷结构的合理参数,提出了一种均匀设计法、BP神经网络算法以及多目标遗传算法相结合的动力电池组液冷结构优化设计方法。首先进行了单体电池温升试验,对电芯仿真计算模型进行了验证,为均匀设计试验与参数处理的数据准确性提供支持。然后以电池组温差与液冷结构压降为设计目标,以冷却液入口质量流量、冷却液入口口径及液冷管管道宽度为设计参数,通过均匀设计试验进行CFD仿真,获取液冷结构具体参数,并通过BP神经网络算法进行训练获得设计目标与设计参数之间代理模型。最后通过NGSA-Ⅱ多目标遗传算法对该代理模型进行计算获得Pareto解集,根据工程经验选取Pareto最优解进行优化结果验证和优化前后仿真结果对比。仿真结果表明,电池组最高温度降低5.06℃,降幅为14.3%;电池组最大温差降低4.88℃,较优化前下降51.5%;液冷结构压降上升122.8%,解决了负压问题,减小了冷却液压力损耗,验证了该优化方法的有效性。

21700锂离子电池风冷结构设计与散热效果研究

为研究21700圆柱三元锂离子电池包风冷散热效果,首先进行了环境温度25℃下的单体电池1C与2C倍率放电温升试验,得到了电池温升规律。然后利用3D建模软件建立了单体电池的三维仿真模型,并通过试验数据对仿真模型进行了验证。采用电池交叉排布组成电池包,设计了三种风冷结构,分别为单进单出结构、进口垂直结构与进口相对结构。对三种结构电池包在2C倍率放电条件下的散热性能进行了仿真研究,研究结果表明:进口垂直结构对电池包最高温度抑制作用最强,进口相对结构电池包温度一致性最好。