双层布置锂离子电池组散热性能分析

刘显茜， 邹 涛， 侯宏英， 徐梽宇， 王星博

(1.昆明理工大学 机电工程学院， 云南 昆明 650500；2.昆明理工大学 材料科学与工程学院， 云南 昆明 650093)

锂离子电池因容量高、循环寿命长、自放电率低而被广泛用作车载动力源[1]。然而，锂离子电池组充放电产生大量热量，热量聚集引起电池温度过高且分布不均，致使电池组充放电性能下降，循环寿命缩短，安全性能降低。因此，电池热管理(Battery Thermal Management,BTM)研究成为重点[2]。

BTM研究包括高温散热和低温预热，而电池组高温散热方式主要有空气冷却[3-5]、液体冷却[6-8]、相变材料冷却[9-10]和热管冷却[11-12]等。空气冷却系统因结构简单、重量轻、制造成本低且利于有害气体排出，成为车载动力电池组冷却首选。Wang等[13]研究了强制风冷电池组矩形排列、六边形排列、圆形排列以及风扇安装位置对提高电池组温度均匀性影响;Xu与He[14]在强制风冷散热方式下，对不同气流管道模式以及气流路径对电池组散热性能影响进行了研究;眭艳辉等[15]对圆柱型电池串联与并联通风冷却进行实验研究，并着重分析了电池组梯形排列对温度分布影响；Lu等[16]研究了电池组进风口和出风口位置以及冷却通道尺寸对电池组散热与温度分布影响；Park[17]设计了5种锥形歧管电池箱体，试图通过增大冷却通道空气流速改善电池组过热和温度分布不均现象。然而，这些工作多集中在电池组单层排列串行或并行散热，对电池组双层并行散热研究还很缺乏。本文提出电池组双层顺排，电池箱体进、出风口同侧布置，采用空气并行冷却方式，运用ANSYS/FLUENT对不同进风速度、温度以及放电倍率对电池组温度分布及最高温度Tmax和温差ΔT影响进行分析。……