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儲(chǔ)能鋰電池包浸沒(méi)式液冷系統(tǒng)散熱設(shè)計(jì)及熱仿真分析

作者:李岳峰 徐衛(wèi)潘 韋銀濤 丁緯達(dá) 孫勇 項(xiàng)峰 呂游 伍家祥 夏艷 來(lái)源:儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù) 發(fā)布時(shí)間:2024-11-27 瀏覽:次

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       摘 要 作為最主流的儲(chǔ)能電池液冷技術(shù),間接冷板冷卻技術(shù)相比風(fēng)冷技術(shù)雖然實(shí)現(xiàn)了在電池?fù)Q熱和均溫效果上的突破,但仍存在著電芯頂?shù)讌^(qū)域溫差過(guò)大、液冷管路循環(huán)阻力過(guò)大和功耗過(guò)高等問(wèn)題。為解決這些問(wèn)題,本工作以某型電池包作為研究對(duì)象,設(shè)計(jì)了一種新型的直接浸沒(méi)式電池包冷卻系統(tǒng),即采用直接浸沒(méi)式冷卻技術(shù)將電池包直接置于冷卻液中冷卻。通過(guò)數(shù)值仿真對(duì)該浸沒(méi)式系統(tǒng)進(jìn)行了溫度場(chǎng)和流場(chǎng)特性的評(píng)估,并與冷板式冷卻系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比。接著分別探究了浸沒(méi)冷卻液流量、電芯間距和噴射孔數(shù)量對(duì)于浸沒(méi)電池包溫度場(chǎng)的影響。研究發(fā)現(xiàn):相比于冷板冷卻系統(tǒng),浸沒(méi)式冷卻系統(tǒng)下電池包頂面最高溫度和最大溫差均明顯下降,系統(tǒng)整體冷卻性能顯著提升;同時(shí)浸沒(méi)電芯頂?shù)讌^(qū)域最大溫差大幅度縮小,有效解決了冷板冷卻時(shí)存在的頂?shù)讌^(qū)域溫差過(guò)大的問(wèn)題;隨著冷卻液流量和電芯間距的增加,電池包頂面最高溫度和最大溫差均不同程度下降,但其溫度下降率逐漸下降;噴射孔數(shù)量的增加使得電池包頂面最高溫度略微下降,但最大溫差明顯提升。

  關(guān)鍵詞 儲(chǔ)能電池包;直接浸沒(méi)式冷卻;熱特性

  儲(chǔ)能技術(shù)因其可為新能源提供有效的能量平衡和能源儲(chǔ)備,已成為推動(dòng)世界能源發(fā)展和變革的主導(dǎo)力量。而鋰離子電池憑借其高比能量、綠色無(wú)污染等優(yōu)勢(shì),廣泛應(yīng)用于電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)中。電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)對(duì)鋰電池的安全高效運(yùn)行具有重要意義,合理的熱管理不僅能有效帶走電池充放電過(guò)程中的產(chǎn)熱,避免電池溫度過(guò)高,也可以提高電池使用壽命,提升系統(tǒng)運(yùn)行效率。

  在當(dāng)今儲(chǔ)能領(lǐng)域中,液冷技術(shù)憑借更佳的溫控效果等綜合優(yōu)勢(shì),已成為最主流的電池?zé)峁芾砑夹g(shù)。作為最成熟的液冷方案,冷板冷卻技術(shù)利用冷板將電池?zé)崃總鬟f給封閉在循環(huán)管路中的冷卻液,實(shí)現(xiàn)熱量的轉(zhuǎn)移。作為一種“間接式”的液冷實(shí)現(xiàn)方案,冷板技術(shù)相比風(fēng)冷換熱效率顯著提升,均溫性更佳。但其也存在一定缺點(diǎn),如冷板位置差異導(dǎo)致電芯兩端區(qū)域溫差過(guò)大,電芯高發(fā)熱量時(shí)冷板存在管路循環(huán)阻力過(guò)大和功耗過(guò)高等。

  基于對(duì)冷板冷卻不足之處的改進(jìn)思考,近年來(lái),研究人員提出了一種“直接式”的液冷實(shí)現(xiàn)方案,即浸沒(méi)式液冷技術(shù)。浸沒(méi)式冷卻拋棄冷板,使電池與浸沒(méi)冷卻液直接接觸,將產(chǎn)熱高效、快速、及時(shí)轉(zhuǎn)移。相比間接冷板式冷卻,直接浸沒(méi)式冷卻理論上熱阻更小,冷卻效率更高,溫度均勻性更好。

  國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)電池浸沒(méi)式開展了部分研究工作。Wang等通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究了不同浸沒(méi)液溫度和流量下浸沒(méi)電池模組溫度的瞬態(tài)變化情況;王寧等利用仿真評(píng)估了單管、雙管和盤型的輔助進(jìn)液方式對(duì)于浸沒(méi)模組最高溫度的影響;吳成會(huì)等通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比了單電芯在浸沒(méi)系統(tǒng)和強(qiáng)制風(fēng)冷系統(tǒng)下的散熱效果差異;田鈞等設(shè)計(jì)了一種模組浸沒(méi)式系統(tǒng),并與傳統(tǒng)換熱板技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比;劉周斌等通過(guò)仿真評(píng)估了不同流道支路數(shù)量下浸沒(méi)式冷卻系統(tǒng)的溫度差異;姜威研究了非穩(wěn)態(tài)工況下電池模組浸沒(méi)式流動(dòng)沸騰的傳熱特性;饒釗研究了低溫環(huán)境下電池模組的預(yù)熱情況;盧乙彬等通過(guò)仿真分析了氟化液、硅油和礦物質(zhì)油在浸沒(méi)式冷卻中的散熱效果差異;裴波等通過(guò)仿真研究了浸沒(méi)電池的預(yù)熱和散熱情況;張進(jìn)強(qiáng)等通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了不同充放電倍率下,浸沒(méi)油量、環(huán)境溫度及進(jìn)出口位置對(duì)于浸沒(méi)式模組溫升特性的影響。

  綜上可知,由于電池浸沒(méi)式冷卻是一個(gè)新興的研究領(lǐng)域,當(dāng)前相關(guān)研究工作仍然處于起步階段,大量研究?jī)?nèi)容存在空白。同時(shí),當(dāng)前關(guān)于電池浸沒(méi)式的研究?jī)H限于幾顆電芯或模組級(jí)別的冷卻,仍沒(méi)有文獻(xiàn)針對(duì)完整電池包的冷卻進(jìn)行相關(guān)的浸沒(méi)式預(yù)研究和創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

  針對(duì)上述研究狀況,本工作以某電池包作為研究對(duì)象,首先設(shè)計(jì)了適用于該電池包的浸沒(méi)式新型散熱系統(tǒng),通過(guò)數(shù)值仿真評(píng)估了該系統(tǒng)的溫度場(chǎng)和流場(chǎng)特性,并與相同情況下冷板冷卻系統(tǒng)的溫度特性進(jìn)行了對(duì)比分析。接著在此基礎(chǔ)上通過(guò)數(shù)值仿真定量探究了浸沒(méi)冷卻液流量、電芯間隙和噴射孔數(shù)量變化對(duì)于浸沒(méi)電池包冷卻效果的影響。本工作旨在為今后儲(chǔ)能電池浸沒(méi)式的創(chuàng)新研究和實(shí)際開發(fā)提供一定的設(shè)計(jì)參考思路和熱流場(chǎng)規(guī)律總結(jié)。

  1 電池包浸沒(méi)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  1.1 電池包情況及浸沒(méi)系統(tǒng)散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

  本工作選取的儲(chǔ)能鋰電池包及浸沒(méi)式液冷系統(tǒng)散熱設(shè)計(jì)如圖1所示。

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圖1 儲(chǔ)能鋰電池包及其浸沒(méi)式液冷系統(tǒng)

  電池包由4列模組構(gòu)成,單個(gè)模組由13顆電芯構(gòu)成,共52顆。其中,電芯形狀為方形,材料為磷酸鐵鋰,長(zhǎng)寬高尺寸分別為174.4 mm×71.5 mm×207 mm。電池包完全浸沒(méi)在冷卻液中,浸沒(méi)式液冷系統(tǒng)的入口位于左上端,出口位于右下端。在入口側(cè)設(shè)計(jì)了用于輔助進(jìn)液的主通道及分支的噴射孔,用來(lái)實(shí)現(xiàn)相對(duì)均勻的循環(huán)進(jìn)液,其中噴射孔位于電芯間隙位置。冷卻液從入口進(jìn)入,通過(guò)主通道后再由噴射孔噴入浸沒(méi)系統(tǒng)內(nèi)部,實(shí)現(xiàn)對(duì)電池包的持續(xù)冷卻。噴射孔孔徑D=5 mm,孔長(zhǎng)L=4D。同列電芯間隙為0.5D,異列電芯間隙為1.4D。為了實(shí)現(xiàn)浸沒(méi)冷卻液與電芯的充分接觸,電芯底部預(yù)留高度3D。

  1.2 浸沒(méi)冷卻液選型

  冷卻液作為浸沒(méi)式系統(tǒng)的核心,由于直接浸泡電芯將其熱量帶走,其熱物性能幾乎直接決定了浸沒(méi)系統(tǒng)的冷卻性能。近些年來(lái),氟化液不斷被應(yīng)用于電池浸沒(méi)式冷卻領(lǐng)域中。這主要是因?yàn)榉壕哂袦乜匦阅芰己?、綠色環(huán)保、介電常數(shù)低、材料兼容性良好等優(yōu)勢(shì)。因此,本工作選取了美國(guó)3M公司Novec7000型氟化液作為浸沒(méi)冷卻液,其主要熱物性參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 Novec7000熱物性參數(shù)(20 ℃)

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  2 數(shù)值模擬

  2.1 計(jì)算模型及邊界條件

  本工作計(jì)算模型如圖1所示。表2和表3分別列出了計(jì)算邊界條件和電芯熱物性參數(shù)。電芯選取海辰鐵鋰280 Ah電芯,其物性參數(shù)來(lái)源于實(shí)驗(yàn)室測(cè)量。其中,電芯發(fā)熱量由充放電倍率試驗(yàn)得到;密度由電芯質(zhì)量和體積測(cè)算得到;熱導(dǎo)率采用瞬變平面熱源法測(cè)量;比熱容根據(jù)熱量法對(duì)電芯進(jìn)行加熱和測(cè)算得到。

表2 計(jì)算邊界條件

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表3 電芯熱物性參數(shù)

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  2.2 計(jì)算設(shè)置

  本工作應(yīng)用某熱流體仿真軟件,選取Realizable k-ε湍流模型計(jì)算。采用Coupled算法,將高精度二階迎風(fēng)格式應(yīng)用于方程離散,確保計(jì)算穩(wěn)定收斂。同時(shí)設(shè)定嚴(yán)格的殘差標(biāo)準(zhǔn)確保計(jì)算的精確性,其中能量方程殘差低于1.0×10-7,連續(xù)性、動(dòng)量及湍流方程殘差低于1.0×10-5。監(jiān)控電芯體平均溫度,確保殘差收斂時(shí)各監(jiān)測(cè)電芯的體平均溫度值達(dá)到穩(wěn)定。

  2.3 網(wǎng)格生成和無(wú)關(guān)性驗(yàn)證

  本工作應(yīng)用高精度多面體-六面體核心網(wǎng)格分別對(duì)浸沒(méi)流體區(qū)和電芯固體區(qū)進(jìn)行網(wǎng)格劃分,生成網(wǎng)格情況如圖2所示。為確保網(wǎng)格精度,需針對(duì)數(shù)值預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證,見(jiàn)表4。表4列出了5組不同數(shù)量的網(wǎng)格方案及其對(duì)應(yīng)的電芯體平均溫度預(yù)測(cè)情況。由預(yù)測(cè)結(jié)果可知,隨著網(wǎng)格數(shù)量增多,預(yù)測(cè)溫度不斷變化,直至方案3、4和5時(shí)溫度預(yù)測(cè)情況幾乎一致。由此可見(jiàn),當(dāng)網(wǎng)格數(shù)量不少于方案3中時(shí),電芯溫度預(yù)測(cè)可認(rèn)為達(dá)到穩(wěn)定。綜合計(jì)算精度和成本,最終確定方案3用于后續(xù)仿真計(jì)算,網(wǎng)格總數(shù)約為1845萬(wàn)。

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圖2 計(jì)算網(wǎng)格

表4 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證方案及預(yù)測(cè)結(jié)果

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  3 結(jié)果與討論

  3.1 電池包浸沒(méi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的仿真評(píng)估

  首先針對(duì)本工作中研發(fā)設(shè)計(jì)的新型浸沒(méi)電池包系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估。圖3展示了浸沒(méi)系統(tǒng)下電池包表面溫度分布。為了對(duì)比電池包溫度特性,在相同流量等條件下,對(duì)電池包進(jìn)行了間接式冷板冷卻設(shè)計(jì),其中液冷板置于電芯底部,并進(jìn)行了仿真評(píng)估。圖4展示了間接冷板冷卻下電池包表面溫度分布情況。通過(guò)圖3和圖4的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn):①在浸沒(méi)冷卻設(shè)計(jì)下,電芯整體溫度分布在24~26 ℃,同時(shí)電芯頂?shù)诇囟燃跋噜忞娦緶囟纫恢滦跃3州^好;②在冷板冷卻設(shè)計(jì)下,電芯整體溫度分布在21~

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圖3 電池包浸沒(méi)式冷卻系統(tǒng)溫度分布

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圖4 電池包冷板式冷卻系統(tǒng)溫度分布

  34 ℃之間,盡管相鄰電芯間溫度一致性較好,但電芯頂?shù)诇囟炔町愝^大。

  為了進(jìn)一步定量描述電池包溫度特性,分別選取電池包頂面和底面的最高溫度,并將浸沒(méi)式和冷板式下電池包的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和比較,見(jiàn)表5。由表中數(shù)據(jù)分析可知:①在電池包頂面,相比冷板式冷卻,浸沒(méi)式冷卻下電池包最高溫度和最大溫差分別降低了8.30 ℃和0.76 ℃,因此浸沒(méi)式明顯提升了電池包整體的溫度性能;②在電池包底面,冷板式冷卻由于液冷板直接接觸導(dǎo)致底面溫度偏低,浸沒(méi)式冷卻下電池包最高溫度相比冷板式高了4.49 ℃,但最大溫差基本相同;③對(duì)于每顆電芯,浸沒(méi)式冷卻下電芯頂?shù)變擅孀畲鬁夭顑H為1.06 ℃,相比冷板式冷卻降低了11.55 ℃。因此浸沒(méi)式冷卻大幅度改善了冷板冷卻時(shí)電芯頂?shù)讌^(qū)域溫差過(guò)大的問(wèn)題。

表5 電池包浸沒(méi)冷卻系統(tǒng)溫度數(shù)據(jù)(℃)

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  為了深入探究浸沒(méi)系統(tǒng)中冷卻液的流動(dòng)情況,作水平經(jīng)過(guò)噴射孔中線的截面1,如圖5所示。

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圖5 截面1位置

  圖6展示了截面1上的速度及流線分布情況。由圖可知:在噴射孔的作用下,冷卻液均幾乎沿著垂直于進(jìn)液通道的方向均勻噴入浸沒(méi)系統(tǒng)中。均勻的冷卻液循環(huán)流動(dòng)是使得電池包溫升和溫差得到改善的根本原因。

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圖6 截面1上速度及流線分布

 3.2 冷卻液入口流量影響

  為了探究冷卻液入口流量對(duì)于電池浸沒(méi)式系統(tǒng)溫度特性的影響,分別選取2.5 L/min、5 L/min、7.5 L/min和10 L/min四種流量工況進(jìn)行對(duì)比評(píng)估。

  為了方便對(duì)比不同工況下溫升和溫差的變化速率,在此規(guī)定溫度變化率?T=|T2-T1|/T1×100%,其中,下標(biāo)1和2分別表示溫度變化前后的工況,T則表示當(dāng)前工況下的溫度值。

  圖7展示了不同冷卻液流量條件下電池包頂面最高溫度分布。由圖可以發(fā)現(xiàn):①隨著冷卻液流量的增加,電池包頂面最高溫度逐漸下降。冷卻液流量平均每增加2.5 L/min,電池包最高溫度下降約2.5 ℃。②不同冷卻液流量階段溫升下降率有所差異,冷卻液流量從2.5 L/min增加至10 L/min過(guò)程中,溫升下降率分別為15.73%、6.74%、3.86%。因此在5 L/min之前,冷卻液流量增加對(duì)于最高溫度的削弱更有效,在此之后削弱作用逐漸減弱。

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圖7 不同浸沒(méi)冷卻液流量下電池包頂面最高溫度

  圖8展示了不同冷卻液流量條件下電池包頂面最大溫差分布。由圖可以發(fā)現(xiàn):①最大溫差變化趨勢(shì)與最高溫度相同,即隨著冷卻液流量的增加,最大溫差顯著下降。冷卻液流量平均每增加2.5 L/min,電池包最高溫度下降約0.76 ℃;②不同冷卻液流量階段溫差下降率有所差異,冷卻液流量從2.5 L/min增加至10 L/min過(guò)程中,溫升下降率分別為47.35%、26.63%、25.00%。因此在5 L/min之前,冷卻液流量增加對(duì)于最大溫差的削弱更有效,在此之后削弱作用逐漸減弱。

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圖8 不同浸沒(méi)冷卻液流量下電池包頂面最大溫差

  為了分析不同冷卻液入口流量下浸沒(méi)系統(tǒng)的流場(chǎng)特征,圖9展示了截面1上的速度分布情況。由圖可知:①隨著冷卻液流量的增加,由噴射孔噴射出的冷卻液速度顯著提升。②冷卻液速度的提升促使其向遠(yuǎn)離入口的浸沒(méi)區(qū)域不斷蔓延,因此浸沒(méi)區(qū)域整體的流速提升。流速的提升有助于增強(qiáng)冷卻液和電芯間的對(duì)流換熱。這也是隨著冷卻液流量增加,電池系統(tǒng)的溫度性能逐漸提升的根本原因。③流量增加,流場(chǎng)速度分布逐漸趨于相似[圖9(c)、(d)]。這可以解釋為何冷卻液增加至5 L/min之后,其對(duì)于溫度性能的提升作用逐漸減弱。

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圖9 不同浸沒(méi)冷卻液流量下截面1上的速度分布

  3.3 電芯間距影響

  為了探究電芯間距大小對(duì)于浸沒(méi)電池包溫度的影響,規(guī)定三種電芯間距的計(jì)算工況,見(jiàn)表6。

表6 不同電芯間距的計(jì)算工況

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  圖10展示了不同電芯間距下電池包頂面最高溫度分布。由圖可以發(fā)現(xiàn):①隨著電芯間距增加,電池包頂面最高溫度呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)。異列間距平均增加0.7D,同列間距平均增加0.25D,最高溫度平均下降了0.44 ℃。②隨著電芯間距的增加,最高溫度下降率分別為3.58%和1.36%。電芯間距增加對(duì)于最高溫度的削弱作用逐漸降低。

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圖10 不同電芯間距下電池包頂面最高溫度

  圖11展示了不同電芯間距下電池包頂面最大溫差分布。由圖可以發(fā)現(xiàn):①隨著電芯間距增加,電池包頂面最大溫差也呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)。異列間距平均增加0.7D,同列間距平均增加0.25D,最大溫差平均下降了0.47 ℃。②隨著電芯間距的增加,最大溫差下降率分別為26.84%和18.34%。電芯間距增加對(duì)于最大溫差的削弱作用逐漸降低。整體來(lái)看,冷卻液流量變化對(duì)于電池包溫升和溫差的影響程度高于電芯間隙的影響。

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圖11 不同電芯間距下電池包頂面最大溫差

  為了探究不同電芯間距下的浸沒(méi)系統(tǒng)流場(chǎng)特性,作水平經(jīng)過(guò)電池包的截面2,如圖12所示。

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圖12 截面2位置

  圖13對(duì)比了三種電芯間距下截面2上的速度分布。由圖可知:隨著電芯間距的增加,通過(guò)電芯間的流體速度逐漸提升,如圖13(b)、(c)中白色虛線框中所示。間隙流速的增加有助于提升電芯與冷卻液間的對(duì)流換熱強(qiáng)度,因此浸沒(méi)系統(tǒng)的溫度性能不斷提升。標(biāo)準(zhǔn)間隙和大間隙工況相比,電芯間流速大小差距逐漸縮小,這是間距增加至一定程度后對(duì)于溫度性能提升作用被削弱的根本原因。

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圖13 不同電芯間距下截面2上的速度分布

  3.4 噴射孔數(shù)量影響

  為了探究噴射孔數(shù)量對(duì)于浸沒(méi)電池包溫度的影響,規(guī)定兩種噴射孔數(shù)量情況,見(jiàn)表7。

表7 不同噴射孔數(shù)量的計(jì)算工況

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  圖14分別展示了工況2和4下的噴射孔具體情況。在初始工況2設(shè)計(jì)中,噴射孔僅布置于同列電芯間隙位置;而工況4在工況2的基礎(chǔ)上,在每個(gè)電芯中間位置額外增加1個(gè)噴射孔,共計(jì)25個(gè)。

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圖14 不同噴射孔

  圖15和圖16分別展示了兩種噴射孔數(shù)量下電芯頂面最高溫度和最大溫差情況。由圖可知:①隨著噴射孔數(shù)量增加1倍,最高溫度僅略微削弱了0.14 ℃,溫度下降率為0.93%;②隨著噴射孔數(shù)量增加1倍,最大溫差增加了1.24 ℃,溫差增加率為73.37%。由此可見(jiàn),噴射孔數(shù)量的增加幾乎未對(duì)電池包最高溫升產(chǎn)生影響,但顯著增加了電池包最大溫差。

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圖15 不同噴射孔數(shù)量下電池包頂面最高溫度

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圖16 不同噴射孔數(shù)量下電池包頂面最大溫度差

  為了深入探究噴射孔數(shù)量增多導(dǎo)致溫差增大的原因,圖17對(duì)比展示了兩種工況下電芯頂面溫度分布。由圖可知:相比工況2,噴射孔數(shù)量的增加使得側(cè)邊區(qū)域的電芯冷卻得到了明顯改善,該區(qū)域部分位置溫度降低至22~23 ℃,如圖17(b)中紅色虛線框中所示。由于其他區(qū)域溫度范圍并未發(fā)生改變,因此電池包內(nèi)電芯間溫差增加,溫度一致性降低。

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圖17 不同噴射孔數(shù)量下電池包頂面溫度分布云圖

  圖18對(duì)比了噴射孔數(shù)量增加前后截面1上的流場(chǎng)速度分布情況。由圖可知:噴射孔數(shù)量增加后,靠近噴射孔出口區(qū)域的流速顯著增加,如圖18(b)中白色虛線方框中所示。該區(qū)域正好對(duì)應(yīng)圖17中紅色虛線框?qū)?yīng)的電芯區(qū)域,流速的增加使得電芯表面的最低溫度顯著下降,因此造成了整體溫差變大。

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圖18 不同噴射孔數(shù)量下截面1上的速度分布

  4 結(jié) 論

  針對(duì)某型電池包,設(shè)計(jì)開發(fā)了適用于該電池包的新型浸沒(méi)式散熱系統(tǒng),并通過(guò)數(shù)值仿真評(píng)估了浸沒(méi)系統(tǒng)的流場(chǎng)特性及電池包的溫度場(chǎng)特性。接著探究了浸沒(méi)冷卻液入口流量、電芯間隙和噴射孔數(shù)量變化對(duì)于電池包溫度場(chǎng)的影響。主要結(jié)論如下:

  (1)在當(dāng)前設(shè)計(jì)的新型浸沒(méi)冷卻系統(tǒng)下,相比于間接式冷板冷卻系統(tǒng),電池包頂面最高溫度和最大溫差分別下降了8.30 ℃和0.76 ℃,冷卻性能整體顯著提升;同時(shí)浸沒(méi)冷卻下電芯頂?shù)變擅孀畲鬁夭顑H為1.41 ℃,相比冷板式下降了11.55 ℃,冷板冷卻下電芯頂?shù)诇夭钸^(guò)大的問(wèn)題得到大幅度改善。

  (2)隨著浸沒(méi)冷卻液流量的增加,電池包頂面最高溫度和最大溫差均呈現(xiàn)顯著下降的趨勢(shì)。冷卻液流量平均每增加2.5 L/min,電池包最高溫度下降約2.5 ℃,最大溫差下降約0.76 ℃;不同流量階段電池包溫升和溫差下降率有所不同:當(dāng)流量低于5 L/min時(shí),溫升和溫差下降率較高,分別平均為15.73%和47.35%;當(dāng)流量高于5 L/min時(shí),溫升和溫差下降率逐漸降低,平均為5.30%和25.82%。

  (3)隨著電芯間距的增加,電池包頂面最高溫度和最大溫差均呈現(xiàn)略微下降的趨勢(shì)。異列間距平均提升0.7D,且同列間距平均提升0.25D,電池包最高溫度平均下降約0.44 ℃,最大溫差平均下降約0.47 ℃;隨著電芯間距的不斷增加,溫度和溫升下降率呈逐漸下降的趨勢(shì),其中最高溫差下降率分別為3.58%和1.36%,最大溫差下降率分別為26.84%和18.34%。

  (4)隨著噴射孔數(shù)量增加1倍,電池包頂面最高溫度略微下降了約0.14 ℃,最大溫差顯著提升了約1.24 ℃。


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