論文:液流循環(huán)電池成組傳熱強化及其整車集成熱管理研究遇汞,張?zhí)鞎r昼丑,2016年
動力電池不但需要高效冷卻呻逆,還需要良好預(yù)熱,同時該熱控問題還涉及電學菩帝、化學咖城、熱學等多個交叉學科與技術(shù)茬腿。
不論是傳統(tǒng)汽車還是新能源汽車,目前汽車熱管理核心問題之一是汽車空調(diào)系統(tǒng)與動力源冷卻的協(xié)同控制問題宜雀。它們交織在動力艙內(nèi)通過氣切平、液介質(zhì)進行耦合傳熱,通過高效合理的艙內(nèi)部件設(shè)計與匹配辐董,建立優(yōu)化算法悴品、模型關(guān)聯(lián)、跨平臺耦合計算方法是解決動力艙傳熱與流動計算的關(guān)鍵简烘,良好的動力艙熱管理可以進一步提升整車動力性苔严、經(jīng)濟性、排放性和舒適性孤澎。
目前届氢,計算機模擬手段通常包括一維計算和三維計算,前者更關(guān)注系統(tǒng)性能和關(guān)聯(lián)表征覆旭,后者重點關(guān)注微觀結(jié)構(gòu)和數(shù)值實驗預(yù)測退子。
一維計算軟件包括COOLING、AMESim型将、FLOWMASTER以及GT-COOL寂祥。COOLING 由奧地利 MAGNA 公司研發(fā),AMESim 由比利時 LMS 公司研發(fā)茶敏,F(xiàn)LOWMASTER 由英國 FLOWMASTER International? 公司研發(fā)壤靶,GT-COOL 由美國 Gamma Technologies 公司研發(fā)。
三維計算軟件包括FLUENT惊搏、STAR-CD 和 STAR-CCM+等贮乳。其中,F(xiàn)LUENT 由美國 ANSYS公司研發(fā)恬惯,STAR-CD 和 STAR-CCM+由英國 CD-adapco Group 公司研發(fā)向拆。近年來,隨著技術(shù)的不斷進步酪耳,一維與三維計算聯(lián)合應(yīng)用浓恳,發(fā)揮兩者優(yōu)勢互補來解決動力艙內(nèi)復(fù)雜的熱流動問題已成為發(fā)展趨勢。
論文主要展開以下研究工作:
(1)動力電池液流強化傳熱結(jié)構(gòu)設(shè)計與制備
針對鋰離子動力電池兩種典型結(jié)構(gòu)圓柱形和薄片型設(shè)計制備了管束軟接觸式和高導(dǎo)熱局部浸入式兩種液流換熱結(jié)構(gòu)和對應(yīng)電池模組碗暗,并進行冷卻及預(yù)熱基本性能仿真與實驗颈将。
(2)電池熱管理溫度一致性分析及變溫梯級溫控方法提出
為提升熱管理過程中電池模組內(nèi)溫度一致性,提出了可變溫梯級冷卻方法言疗,實現(xiàn)分步式小溫差遞進冷卻方式晴圾,并提出溫度步長和時間步長溫控策略并進行了對比分析,通過實驗和仿真計算可以看出采用變溫梯級冷卻方法可以有效降低大溫差換熱下電池模組內(nèi)溫度波動噪奄,提升溫度一致性死姚。
(3)電池人乓、電機熱管理系統(tǒng)模型構(gòu)建及其工作過程仿真分析
為滿足動力電池、電機良好的工作溫度保障都毒,設(shè)計了具有熱泵獨立冷卻和散熱器復(fù)合冷卻的電池色罚、電機液體循環(huán)熱管理系統(tǒng),并利用理論表征和實驗表征方法基于MATLAB 平臺建立了系統(tǒng)模型账劲、模塊和關(guān)聯(lián)算法戳护。
(4)動力艙 1D/3D 集成熱管理分析方法構(gòu)建
以純電動汽車為原型建立了動力艙三維(3D)實體模型并進行了內(nèi)部構(gòu)件布局,艙內(nèi)換熱部件主要包括電池熱管理子系統(tǒng)散熱器瀑焦、電機熱管理子系統(tǒng)散熱器和空調(diào)系統(tǒng)冷凝器姑尺。
(5)基于動力艙多熱力系統(tǒng)熱交互集成分析
在已建立的純電動汽車動力艙三維實體模型以及電池熱管理、電機熱管理蝠猬、空調(diào)系統(tǒng)一維計算模型的基礎(chǔ)上,進行了動力系統(tǒng)熱管理和空調(diào)系統(tǒng) 1D/3D 聯(lián)合計算统捶,并提出了電動汽車動力系統(tǒng)熱管理分析評價方法與衡量指標榆芦,同時分析了動力系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)之間的交互熱影響。
(6)電動汽車熱能循環(huán)再利用及其蓄能裝置探索
為實現(xiàn)整車電力和熱力能源系統(tǒng)集成喘鸟、互補和協(xié)同匆绣,共同解決電動汽車氣候溫度條件局限性和節(jié)能降耗需求,建立了具有熱能循環(huán)再利用的全液流型純電動汽車集成熱管理系統(tǒng)什黑,通過液流循環(huán)介質(zhì)實現(xiàn)整車熱量整合崎淳,滿足電動系統(tǒng)精細協(xié)同熱控的同時又實現(xiàn)了電動部件余熱回收再利用。