热管理设计| 考虑系统体积和冷却性能的风冷电池热管理系统策略

01

开发和使用电动汽车是实现碳中和的最有效方法之一。锂离子电池作为电动汽车（EV）的核心部件，广泛应用于混合动力汽车（HEV）、插电式混合动力汽车（PHEV）和纯电动汽车（BEV）。动力电池的性能很大程度上决定了整车的性能。电池的能量密度越高，电动汽车的续航能力就越好。高能量密度电池在充电和放电过程中会产生高热量，如果热量长时间聚集在一起，不仅会损害电池的使用寿命，还会增加热失控的风险，严重时甚至会引起爆炸，危及人身安全。设计良好的电池热管理系统（BTMS）可以有效散热，提高车辆性能，保证车辆和驾驶员的安全。因此，电池热管理系统具有重要的研究价值和理论意义。当前的研究主要集中在结构设计上，以降低系统的最高温度为主要目的。然而，冷却系统的体积对于电动汽车设计也很重要，却很少受到关注。

近期，新疆大学卢浩老师团队提出了一种新的电池热管理系统优化策略，该策略综合考虑系统体积和冷却性能，可以根据实际应用确定合适的热管理策略。所提出的方法分为四个步骤：优化系统设计、建立计算代码、多目标优化和综合模拟决策。基于计算流体力学（CFD）的数值模拟用于验证优化后系统的冷却性能。与当前三种电池热管理系统设计相比，体积最多减少了13.01%。稳定发热过程中，最大温差分别降低了65.79%、40.65%和63.69%，温度均匀度分别提高了65.87%、34.93%和60.80%。电池组非稳态发热情况下，5C放电倍率的时候，最大温差下降2.28 K，最大温差和温度均匀性分别下降57.11%和49.15%。相关研究成果以“A flexible optimization study on air-cooled battery thermal management system by considering of system volume and cooling performance”为题发表于《Journal of Energy Storage》。

02