混合動(dòng)力電池組冷卻分析與優(yōu)化過程
一、前言
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/179009.htm混合動(dòng)力汽車是指在一輛汽車中同時(shí)采用兩種動(dòng)力裝置及儲(chǔ)能裝置(通常為內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)和電池),通過先進(jìn)的控制系統(tǒng)使動(dòng)力裝置和儲(chǔ)能裝置有機(jī)協(xié)調(diào)工作,實(shí)現(xiàn)動(dòng)力系統(tǒng)最佳的能量分配,達(dá)到整車低能耗、低排放和高性能。混合動(dòng)力汽車有以下優(yōu)點(diǎn):發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳經(jīng)濟(jì)區(qū)運(yùn)行,從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)排放和油耗;在城市區(qū)域內(nèi)行駛,可用純電動(dòng)驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)零排放;可配備較小排量的發(fā)動(dòng)機(jī);能實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng),進(jìn)一步降低汽車的油耗和排放。
油電混合動(dòng)力汽車的電池組部分散熱問題危及到電池的工作環(huán)境和使用壽命,直接關(guān)系到用戶的使用感受和滿意程度,因此在電池箱開發(fā)過程中,電池方案除了考慮空間布置以外,更需要著重考慮電池散熱的需要。
本文利用STAR-CCM+軟件對長安汽車某款在研重度混合動(dòng)力汽車的電池箱體進(jìn)行建模計(jì)算,通過流場和溫度場的計(jì)算,找出散熱通風(fēng)管道的不合理性,并優(yōu)化管道外形。在優(yōu)化管道外形之后,再建立完整電池固體區(qū)域,用以計(jì)算電池表面最高溫度,并進(jìn)行后續(xù)優(yōu)化方案分析。
電池冷卻系統(tǒng)由進(jìn)風(fēng)管道、電池箱體、出風(fēng)管道、DCDC和電池區(qū)域組成,如圖1所示。該系統(tǒng)通過風(fēng)扇引風(fēng),使空氣從進(jìn)口處流經(jīng)電池區(qū)域,流入電池箱體內(nèi)部,從而實(shí)現(xiàn)對電池的冷卻。
利用STAR-CCM+對該系統(tǒng)進(jìn)行包面處理,并生成多面體網(wǎng)格,圖2中的藍(lán)色部分即為使用STAR-CCM+生成的氣體區(qū)域網(wǎng)格,黃色部分為全六面體網(wǎng)格,表示電池區(qū)域,三個(gè)區(qū)域通過電池區(qū)域上下表面總共4個(gè)分界面(Interface)相連。由于首先考慮風(fēng)道合理性,因此電池區(qū)域未詳細(xì)表達(dá),只通過多孔介質(zhì)體熱源的方式來描述。經(jīng)過計(jì)算,發(fā)現(xiàn)下部電池區(qū)域中出現(xiàn)局部高溫區(qū),如圖3所示,說明氣流均勻性在該處較差,通過如圖4所示的該截面速度分布圖可以看出,出現(xiàn)局部高溫區(qū)的位置氣流其流速明顯低于周圍。
混合動(dòng)力汽車是指在一輛汽車中同時(shí)采用兩種動(dòng)力裝置及儲(chǔ)能裝置(通常為內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)和電池),通過先進(jìn)的控制系統(tǒng)使動(dòng)力裝置和儲(chǔ)能裝置有機(jī)協(xié)調(diào)工作,實(shí)現(xiàn)動(dòng)力系統(tǒng)最佳的能量分配,達(dá)到整車低能耗、低排放和高性能?;旌蟿?dòng)力汽車有以下優(yōu)點(diǎn):發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳經(jīng)濟(jì)區(qū)運(yùn)行,從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)排放和油耗;在城市區(qū)域內(nèi)行駛,可用純電動(dòng)驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)零排放;可配備較小排量的發(fā)動(dòng)機(jī);能實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng),進(jìn)一步降低汽車的油耗和排放。
油電混合動(dòng)力汽車的電池組部分散熱問題危及到電池的工作環(huán)境和使用壽命,直接關(guān)系到用戶的使用感受和滿意程度,因此在電池箱開發(fā)過程中,電池方案除了考慮空間布置以外,更需要著重考慮電池散熱的需要。
本文利用STAR-CCM+軟件對長安汽車某款在研重度混合動(dòng)力汽車的電池箱體進(jìn)行建模計(jì)算,通過流場和溫度場的計(jì)算,找出散熱通風(fēng)管道的不合理性,并優(yōu)化管道外形。在優(yōu)化管道外形之后,再建立完整電池固體區(qū)域,用以計(jì)算電池表面最高溫度,并進(jìn)行后續(xù)優(yōu)化方案分析。
二、分析及優(yōu)化過程
電池冷卻系統(tǒng)由進(jìn)風(fēng)管道、電池箱體、出風(fēng)管道、DCDC和電池區(qū)域組成,如圖1所示。該系統(tǒng)通過風(fēng)扇引風(fēng),使空氣從進(jìn)口處流經(jīng)電池區(qū)域,流入電池箱體內(nèi)部,從而實(shí)現(xiàn)對電池的冷卻。
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