纯电动物流车电池液冷热管理结构优化

国内纯电动汽车产业近年发展迅猛,而电池性能是制约纯电动汽车发展的最重要的技术瓶颈之一。温度对电池工作的电化学性能有着巨大的影响,温度过低会使电池的内阻增大,明显降低电池容量,电池温度过高会引起电池组自燃甚至爆炸。因此必须对电池组设计一套有效的动力电池成组与热管理的结构,才能保证纯电动汽车的动力性能和安全性能。本文针对某公司纯电动物流车的方型磷酸铁锂电池,利用理论公式分析、数值仿真模拟和实验测试相结合的方法对磷酸铁锂电池单体和电池组的热特性进行了相关研究,提出一种新型温控板结构并进行了优化设计,主要研究内容如下:通过对国内外与热管理相关文献的阅读与研究,分析了其国内外的研究及应用现状,总结了各种热管理方式的优缺点,最终确定热管理目标。通过研究相关文献,分析了磷酸铁锂电池的生热机理,并研究了其结构、热物性参数和生热特性。通过对单体电池的HPPC测试和对正负极耳的阻抗实验,得到了电池各部分的内阻值。运用CFD软件建立了电池热分析模型,通过与实验的对比,其对应测点的最大温差不超过0.7℃,验证了仿真的有效性。针对目前的电池包结构,初步设计一套基于并联的铝制多孔扁管温控板的热管理系统,并利用硅橡胶加热片用于模拟电池发热的方法,搭建了实验平台。利用Ansys软件建立了整个平台的仿真模型,仿真和实验的误差小于5%,验证了仿真的有效性。通过对热管理系统的加热和冷却工况的仿真,结果显示电池组整体温差超过了热管理目标,需对系统进行优化。通过设计新型并联通道温控板来优化热管理系统。新型温控板在长度方向的通道分为三大段,通道数沿流动方向依次增加,在入口侧设计了短通道和挡流块以增强流量均匀性,最后通过仿真分析优化了各段的通道数目,减小了温控板的沿程温差,最终电池组整体温差小于5℃,满足了热管理的设计目标。