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霍克浅谈动力锂电池热管理研究体系

2026-02-04

霍克浅谈动力锂电池热管理研究体系

动力锂电池因为自身所具有的独特技术优势迅速成为电动汽车以及各种便携设备的重要组成部分。然而由于动力锂电池本身的特点,在动力锂电池应用的过程中还存在着相应的问题。现阶段很多动力锂电池成本较高,而且很难实现对动力锂电池的有效热管理。[1]从动力锂电池的基本工作原理来看,在动力锂电池进行过渡的过程中,需要进行多次的充电与放电,而在充电放电时,电池内部的化学材料发生一系列的化学反应。由于动力锂电池的体积一般较小,在发生反应时,电池内部和积累大量的热量,如果不能够对动力锂电池所释放的热量进行有效的管理,则会增加动力锂电池爆炸的风险。从以上几个方面可以看出,加强动力锂电池的热管理是十分必要的。

  1. 研究体系线路

在该研究体系中,相关的研究人员以动力锂电池的热管理技术为主要的研究对象,研究动力锂电池的发热情况,在研究的过程中要保证电池组内部的温差小于5摄氏度,同时研究人员要认真研究与动力锂电池热管理做密切关系的PACK箱以及汽车电池仓的综合散热情况,然后进一步利用较为先进的数值仿真技术对PACK箱以及电池仓的散热结构进行全面优化,并最终达到降低单体最高温度的基本目的,同时相关人员的研究成果也能够为锂电池PA CK箱的进一步开发提供有力的技术支持,为相关企业的领导层的决策工作提供重要参考依据。

  1. 确定动力锂电池发热模型

工作人员通过相关的实验,对锂电池的重要参数进行全面的测量,并且结合锂电池的具体工作原理合理地设置动力锂电池发热模型,并且通过相关资源数据不断的对模型进行改进和优化,从而进一步保障发热模型能够准确真实的反应锂电池的发热情况。

(一)、锂电池发热模型的建立

在建立相关模型过程中,工作人员进行相关的技术和调研并且进行深入的理论研究,从而进一步确定锂电池的发热模型。[2]从锂电池的基本控制原理来看,在锂电池的工作过程中会产生大量的热量,然而,这些热量主要包括内部化学反应产生的热量以及电流通过电阻所产生的热量,同时也括了高温工作下电解质发生分解产生的热量。从实际情况可以看出,电化学反应热与电池本身的性质有关,同时,根据化学反应普遍具有的有的可逆性也可以得知,由电化学反应而产生热量也是可逆的,在放电的过程中表现为正值,在充电的过程中表现为负值。而极化热是指电池在充放电的过程中电池表面产生极化现象所放出的热量。在充放电的过程中,会造成工作电压与开路电压之间的偏差,而这一部分偏差会产生相应的热量。同时,在充电与放电的末期,这部分热量会急剧的增加。焦耳热是指电池内部的电阻在运行过程中产生的热量,根据焦耳热的计算方法,焦耳热产生的热量主要与电流大小有关,焦耳热热属于不可逆性质的反应热。在实际充电的过程中,车辆多数处于静止状态,而在静止状态中,电池舱内的空气循环流动在大多数的情况下需要依靠散热风扇来完成,同时根据相关人员的研究结果表明,在充电的过程中电池升高的温度要大于放电过程中电池升高的温度。因此,在构建模型的过程中,需要将电池发热模型耦合到PACK散热系统中,同时工作人员要将整个系统与整车散热结构进行分析和研究。

  1. CDF数值仿真及其优化

(一)、PACK箱散热仿真及其结构优化

相关人员利用CREO技术建立PA CK箱的几何模型,并且用相应的软件进行网格划分,从而建立起规范的锂电池发热模型。同时,相关的技术人员采用软件对其流动传热性进行数值仿真,并且进一步研究各部分的传热电,从而不断的对电池的布置方式进行相应的优化。根据相关人员的实际工作情况来看,在进行优化的过程中封道的结构是不变的,而要对于紧固件以及连接件进行相应的调整,电芯的最高温度要保持在52.2摄氏度,而铝牌的最高温度应当保持在51.5摄氏度。

(二)、仿真结果的分析与优化:芯体发热速率、材料导热速率、对流传热速率

在进行仿真结果的分析优化的过程中,相关工作人员应当增大波浪形封道的宽度,并且根据一些原始数据来设计相关的模型。根据统计研究表明,运用仿真模型可以使风到压损减小3.2%,并且让整个系统的有效分量增加9.7%,电芯片的温度也达到了52摄氏度,散热效果得到了进一步的优化。

结合原始设计模型的具体情况来看,在原始设计模型中女排与外壳间有间隙,间隙中充满空气因此热阻相对较大。同时在部分设计中,设计人员将外壳紧接铝排并且考察其对散热能力的影响。通过实验研究表明,将外壳贴紧铝排之后,通过外壳散发的热量增加了23.2%,由于外壳散热量在总散热量中占有相对较小的比例,因此外壳的散热对于电信总体温度影响相对较小,但是相关的工作人员也发现了迎风测铝排温度变化相对明显。从基本材料上来看,原始模型分到材料为导热系数0.45瓦的改进塑料,与传统材料相比该种材料电信对外散热热阻增大,并且封到散热能力下降,导致在使用的过程中各零件温度上升2~3摄氏度。

(三)、电池舱散热仿真以及结构优化

在进行电池仓结构优化的过程中,相关人员运用CREO系统建立几何模型,同时运用相关的技术做简化处理,避免由于模型的过于复杂而导致无法继续进行计算。在进行结构优化的过程中采用网格划分软件进行网格划分,并对电池窗的流动传播性能进行研究和分析,从而探讨电池仓的传热特性。同时,为了进一步避免PACK箱内电池热量的不断积累,技术人员要对电池结构进行相应的优化,从而保证电池所产生的热量能够散布到周围的环境中,进一步避免电池运行的过程中发生危险。而在优化设计的过程中,要对外界气流仿真场进行优化设计,在设计的过程中要假定流体为定常流体,同时,要忽略仿真过程中微小漩涡的影响。经过相关工作人员的研究表明,从电池的基本结构来看,原车侧面的电池舱散热格均为水平格栅,而电池仓内的进风量相对较小。经过工作人员的具体测算表明,对电池仓侧面进行修改之后,仓内的进风量增加了50%以上。

  1. 动力锂电池热管理基本设计准则总结

本篇文章总结了动力锂电池热管理系统以及电子厂结构的优化,对电池热管理数值进行了深入的研究和探讨并形成了相应的解决方案,提出了电池热管理优化的基本方向,同时也确定了电池热管理的基本准则,希望对相关的汽车生产厂家具有指导意义,能够在其生产的过程中帮助其降低相应的经济成本,并且提升产品的质量。

  1. 结语

本研究体系基于传热学以及流体力学等基础理论,并且结合了相应的数值仿真技术对锂电池的发射原理进行了深入的分析和总结,同时也探讨了电池仓内部结构对电视剧的管理的影响。本篇文章通过相关的论述以及数据研究构建了动力锂电池热管理仿真体系,并且对动力锂电池热管理过程中各项重要参数进行了研究,希望通过相关的实验和研究为动力锂电池电池仓的开发和设计提供一定的理论依据和技术支撑,为我国动力锂电池事业的发展做出相应的贡献。