磷酸铁锂电池包温度分布特性仿真方法研究及热管理系统设计

虽然磷酸铁锂动力电池在电动车用领域得到了大量应用,但在其实际应用过程中仍然存在一些问题。为了使磷酸铁锂动力电池包工作在合理的温度范围内,并且保持电池温度分布的均匀性,保证电池能够适应纯电动汽车的实际运行模式,因此必须对电池包进行热管理,但是在设计或优化电池包热管理系统之前,必须首先确定电池的温度分布特性。 首先,本文介绍了电动汽车的发展概况和发展制约因素,分析了电动汽车用锂离子电池的温度特性,介绍了电动汽车动力储能系统电池包及其热管理系统等相关知识。接着,基于ANSYS12.0Workbench软件,采用理论分析与计算机仿真相结合的方法,重点提出了一种详细的、清晰的、用于求解电池温度分布特性的仿真计算方法,包括仿真计算理论依据和详细的仿真计算过程。然后,分别就不同冷却条件下,对电池单体、不考虑空气间隙的电池模块、考虑空气间隙的电池模块及考虑空气间隙的电池包进行三维建模,网格划分和模拟计算,得出了它们在lC充、放电倍率下持续放电60s且达到稳态后的温度分布特性,并依据传热学理论对仿真计算结果进行了分析与对比。最后,根据仿真计算结果对电池包热管理系统(包括冷却系统和加热系统)进行了初步设计,并用上述的仿真方法对初步设计方案的合理性进行了理论验证。本文的研究成果为实际工程中测定电池温度分布和设计、优化电池组热管理系统提供了理论依据,对后续研究者的借鉴及深化具有重要的参考价值。