搜狐新闻|基于热管技术的锂电池箱热管理系统设计与实验验证( 七 )
电池模块温度一致性对电池组性能影响较大 。 一致性仿真基于ANSYS ICEPAK1C循环充放电、150CFM（70%）工况稳态求解 。
如图14 ， 15所示 ， 6mm电芯间隔的直接风冷方式电池组最高温度为46.796℃ ， 其温差约为10.1℃；热管理系统工作时电池组最高温度为28.657℃ ， 其温差约为0.9℃ 。 热管理系统具有良好的散热性与一致性 。
实验验证
为了进一步验证热管理系统的实际性能 ， 本文搭建了实验系统（图16） ， 由基于热管技术的系统样机、电子负载、辅助电源、记录设备等组成 。 对电池模组实施0.2C ， 0.5C及1C循环充放电实验 。
将中心对称放置的10组传感器测得的温度数据 ， 经Matlab样条插值拟合处理得到0~0.5h平均温度变化曲线、0.5h时的模组中心切面温度云图及不同工况下的最高温差 。
如图17所示 ， 3种工况下电池组温升分别约为0.8 ， 4 ， 7℃ ， 电池组温升在不同大小的放电倍率下均小于15℃ ， 满足电池组正常工作时的温度要求 。
此外 ， 电池组对温度均衡性要求很高 。 将传感器组测得的温度数据进行插值拟合分析可估算出电池组不同区域的温度 。 其中1C实验电池组中心纵切面0.5h时刻的温度云图如图18所示 ， 正负极与其它区域温差很小 ， 温度分布均匀 。 实验过程中0.2C ， 0.5C ， 1C工况下电池不同区域最高温差分别为0.5 ， 0.7 ， 1.1℃ ， 电池组温度均衡性良好 。 因此 ， 在热管理系统的作用下 ， 电池组在不同等级工况下均能表现良好的热特性 。
由图11、图12 ， 图14、图15与图17、图18分析可得 ， 不同验证方式的电池组温升与电池组温差如表3所示 ， 实验与仿真结果相对吻合 。 结果均表明 ， 热管理系统可以有效防止热失控的发生 ， 减缓电池的温升速率 ， 保障电池在1C以内充放电倍率下安全运行 。
总结
锂离子动力电池具有广阔的市场需求 ， 基于热管技术的动力电池热管理方案具有较大应用价值 。 不仅能满足正常工况下的温度需求 ， 更能有效避免“热失控”引发安全问题 。 本文基于热管-翅片-集热板组合 ， 从材料及结构优化角度结合COMSOL Multiphysics软件进行了有限元计算辅助设计 ， 并制作出了系统样机用于实验验证 。 得益于热管快速导热的性质及智能控制策略 ， 动力电池运行在适宜的温度且具有较高的一致性 。
ANSYS仿真计算结果及样机实验数据表明 ， 热管理系统在0.2C ， 0.5C以及高负荷的1C工况下温升均小于15℃、温差小于2℃ 。 预热器与散热器可应对极寒与不可抗因素造成温度剧烈升高等恶劣状况 。 电池组可在小于15℃环境下冷启动且具有“热失控”保护能力 ， 提高了动力电池系统的可靠性 。
作者：周海阔 ， 杨涛 ， 李平 ， 何艺萌 ， 柴娜 ， 戴朝华
单位：西南交通大学电气工程学院
推荐阅读
- 搜狐新闻|苹果专利显示肌电感应的Apple Watch手环可以更准确地检测到手势
- 搜狐新闻|首秀鸿蒙OS+麒麟1000华为mate40，华为mate30价格爆降强弩之末
- 腾讯新闻深网|小米引入新高管，任命杨柘出任中国区CMO
- 界面新闻|快运规模最大的安能物流发布两款高端产品，正面杠上德邦、顺丰？
- 搜狐新闻|618手机战打响 5G成主角
- 搜狐新闻|都说买手机就买华为，昔日王者旗舰迎来大幅降价，机会来了！
- 搜狐新闻|华为P40Pro＋开启预售，首发10倍光学变焦，7988到底值不值？
- 每日经济新闻|格创东智获云锋基金亿元级A轮融资 CEO何军：不是为了融资而融资
- |搜狐畅游的修仙往事：当互联网公司开始“拜神信教”
- 每日经济新闻|大族激光这家子公司前脚成为被执行人，后脚准备分拆上市？