计及热辐射的电动汽车电池包散热与改进研究

宋亚豪，谷正气,2，石佳琦

(1. 湖南工业大学机械工程学院， 湖南 株州 412007；2. 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室， 湖南 长沙 410082)

引 言

电池包作为电动汽车的“发动机”，其工作温度过高或过低，各电池模块及单体电池间温差较大，不仅不利于电池性能的发挥，还会加快电池性能的衰减速度，缩短电池的使用寿命，严重时还会造成热失控，影响电池组的安全性和可靠性。有研究表明，磷酸铁锂电池的最佳工作温度区间为18 ℃～43 ℃，电池组温差在5 ℃内，且在30 ℃时，放电效率高达90%，此时性能达到最优[1]。为了让电池包在最佳的温度区间内运行，文献[2]建立了二维锂离子聚合物电池内部3种细分结构模型，分析了不同结构下电池的热性能并提出了改进措施，同时建立了恒流放电条件下的二维与三维动力电池热模型[3-4]。文献[5-7]对电动汽车电池单元模块、电池包从系统热管理角度进行了散热研究。文献[8]对比分析了串行与并行通风冷却效果，指出并行通风方式优于串行，实际应用中也更为常用。文献[9]通过对MH/Ni电池包外壳加设高翅化比铝套，增大散热结构面积，使得电池包表面温度降低2 ℃～4 ℃。文献[10]研究了电池包出风口位置对其散热性能的影响，发现将出风口设置在电池箱底部时，能够有效降低电池温度，并且使温度均衡性得到改善。文献[11]研究了一种新型相变材料/风冷综合热管理，其性能优于纯风冷系统。

以上研究表明，结合CFD仿真和实验方法，改进电池包内部冷却气流出入口和风道的位置、形状、大小、结构以及电池单元排列方式，多种冷却方式相结合，均可对电池包的散热与保温性能有较大改善效果。……