基于NSGA-Ⅱ的锂离子电池液冷板的优化设计

为了研究纯电动汽车锂离子电池的液体冷却方式,提出了一种仿生叶状通道的热管理系统(BTMS)来研究锂离子电池的冷却性能。以通道角度、通道宽度、质量流量为设计变量,综合考虑液冷板的目标函数(平均温度、温度标准差、压力损失)之间的比重,得到液冷板结构参数及质量流量的最优参数;通过搭建单体电池实验平台,得到单体电池在不同放电倍率下的单位体积产热量;采用拉丁超立方抽样(LHS)在设计空间中选取40个样本点;通过克里金(Kriging)代替模型建立设计变量与目标函数之间的关系;利用NSGA-Ⅱ算法对Kriging模型进行优化寻优;利用CFD验证优化结果的准确度。研究结果表明:优化设计结果能将液冷板平均温度下降1.42 K(3.88%),温度标准差下降0.35 K(15.29%),压力损失下降7.49 Pa(8.78%)。

内部结构组合形式优化对冷板冷却性能的影响

为了优化电池组的冷却性能,提出了一种均匀直通道与阵列翅片相结合的液冷板设计。基于计算流体动力学(CFD)的评估方法对模型进行冷却性能分析和优化,在5 C放电工况下,研究对液冷板内部不同的通道与阵列翅片组合形式、进出口宽度、翅片大小和上下冷却槽间距对电池热管理的影响。结果表明:中间使用翅片、两侧使用通道可以改变最高温度、平均温度和温差,改变进出口宽度可以显著改变进出口压降。与原始模型相比,质量流量为0.5 g/s时,优化模型满足最高温度为39.99℃,平均温度降低0.93℃,同时温度标准差和进出口压降分别降低0.09℃和494.68 Pa;冷却液质量流量对液冷板散热性能有一定程度的影响。