0 引言
1 数值研究
1.1 设计要求
Fig. 1 3D structure of liquid-cooled heat dissipation battery pack图1 液冷散热电池包3D结构 |
Table 1 Structural dimensions and design parameters表1 结构尺寸及设计参数 |
项目 | 参数 |
---|---|
电芯类型 | 磷酸铁锂280 Ah方形电芯(质量为5.34 kg) |
电芯宽度 | 173.9 ± 0.8 mm |
电芯高度 | 71.7 ± 0.8 mm |
电芯厚度 | 207.2 ± 0.8 mm |
水嘴规格 | CQC14 |
冷却介质 | 50%纯水 + 50%乙二醇 |
流量 | 5 L/min |
进口温度 | 18β℃ |
材质 | AL3003 |
1.2 材料设置与边界条件
Table 2 Boundary conditions of the model表2 模型的边界条件 |
参数 | 取值 |
---|---|
环境温度 | 25β℃ |
电芯发热功率 | 12.5 W[4 838.4 W(W/m3)] |
电芯密度 | 2 000 kg/m3 |
电芯比热容 | 967 J/(kg•K) |
电芯导热系数(各向异性) | 20 × 20 × 5 W/(m•K) |
导热硅胶导热系数 | 1.2 W/(m•K) |
冷却液体积流量 | 5 L/min |
冷却液流体温度 | 18β℃ |
冷却液密度 | 1 066 kg/m3 |
冷却液黏度 | 0.003 15 μ/(Pa•s) |
冷却液比热 | 3 338 J/(kg•K) |
冷却液导热系数 | 0.39 W/(m•K) |
液冷板导热系数(铝) | 202.4 W/(m•K) |
外部对流换热系数 | 5 W/(m2•K) |
接触热阻 | 0.000 1 (m2•K)/W |
Fig. 2 Battery potential and current under 0.5 C (a) and 1.0 C (b)图2 0.5 C(a)、1.0 C(b)工况下电池电势和电流密度 |
1.3 网格模型与求解
Fig. 3 Mesh model图3 网格模型 |
Table 3 Grid independence verification表3 网格无关性验证 |
网格数 | 进出口温差/℃ | 进出口压降/kPa |
---|---|---|
4 826 038 | 2.27 | 12.27 |
8 457 454 | 2.20 | 11.98 |
11 626 786 | 2.15 | 11.83 |
12 300 100 | 2.13 | 11.82 |
25 215 104 | 2.13 | 11.82 |
1.4 电化学模型验证
Fig. 4 Validation of electrochemical model图4 电化学模型验证 |
2 结果与讨论
2.1 稳态分析
Fig. 5 Comparison of battery pack temperature contours under 0.5 C and 1.0 C图5 0.5 C和1.0 C下电池包温度云图对比 |
Fig. 6 Comparison of liquid cooling plate temperature contours under 0.5 C and 1.0 C图6 0.5 C和1.0 C下液冷板温度云图对比 |
Fig. 7 Comparison of coolant temperature contours under 0.5 C and 1.0 C图7 0.5 C和1.0 C下冷却液温度云图对比 |
Fig. 8 Coolant streamlines (a) and velocity vector contour (b)图8 流体域内冷却液流线图(a)与速度矢量云图(b) |
Fig. 9 Coolant pressure contour in the fluid domain图9 流体域内冷却液压力云图 |
Table 4 Pressure at different sections表4 不同截面的压力 |
截面 | 压力/kPa |
---|---|
A | 11.82 |
B | 9.71 |
C | 7.46 |
D | 7.10 |
E | 6.46 |
F | 2.25 |
G | 0.00 |
2.2 瞬态分析
Fig. 10 Comparison of the maximum battery temperature, average battery temperature and heating power under 0.5 C (a) and 1.0 C (b)图10 0.5 C(a)和1.0 C(b)下电池最高温度、电池平均温度和发热功率对比 |
Fig. 11 Comparison of temperature contours at the highest temperature moment of the battery pack under 0.5 C and 1.0 C图11 0.5 C和1.0 C下电池包最高温度时刻温度云图对比 |
Fig. 12 Comparison of the maximum temperature of the liquid cooling plate under 0.5 C (a) and 1.0 C (b)图12 0.5 C(a)和1.0 C(b)下液冷板最高温度对比 |