纯电动汽车电池组被动式液冷散热系统仿真分析与优化

纯电动汽车电池热管理问题特别是电池的散热问题是一直是纯电动汽车设计与研究中的核心问题,良好的电池散热系统能够有效的提高纯电动汽车的续驶里程、使用寿命、动力性和经济性,保证纯电动汽车的安全性。电池组液体冷却系统往往具有很好的冷却效果,以往文献以研究主动式液冷散热系统的散热性能为主,而通常情况下采用被动式液冷散热系统即可满足纯电动汽车在一般行驶工况下的散热效率,特别是经过合理结构设计的被动式液冷散热系统有着不错的散热表现。本文将空气液体换热器和电池包作为一个整体,主要研究分析了纯电动汽车电池组被动式液冷散热系统的散热性能。本文首先利用试验得到了某锂离子电池单体在不同放电倍率下的生热率,并利用仿真对比验证试验结果和仿真模型建立的合理性。其次,建立了被动式液冷散热系统的仿真模型,在建模过程中,本文将空气液体换热器作为多孔介质处理,避免了换热器局部复杂细节的建模与网格划分,同时省略了泵、管道等对仿真研究影响不大的部件,降低了建模的难度和计算量。再次,利用ADVISOR仿真软件得到高速工况下某车型的纯电动汽车电池组的放电规律,确定了仿真模型中电池组的生热率和空气液体换热器空气进口速度,仿真结果表明电池组被动式液冷散热效果满足散热要求,但还可以对冷板结构优化进一步提高散热系统的散热效率。最后,对冷板结构进行结构优化,优化效果明显;同时分析了室外温度和电池导热系数对电池组的散热效果的影响。研究表明:经过良好设计的电池组被动式液冷散热系统可保证室外温度为37℃,放电倍率为1C的工作条件下散热效果满足散热要求。