电动汽车锂离子电池组散热优化设计

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1、第20卷第3期计算机辅助工程Vol．20No．32011年9月ComputerAidedEngineeringSept．2011工程数值仿真与CAE算法文章编号:1006－0871(2011)03-0001-05NumericalSimulationofEngineeringandCAEAlgorithm电动汽车锂离子电池组散热优化设计aab杨志刚，黄慎，赵兰萍(a．同济大学上海地面交通工具风洞中心，上海201804;b．同济大学机械工程学院，上海201804)摘要:针对电动汽车锂离子电池组散热不均匀会影响电池组使用性能、可靠性和安全性的问题，对电池组散热方案进行优化设计．描述锂离子电池的产热

2、模型，建立锂离子电池组三维模型，介绍计算流体力学(ComputationalFluidDynamics，CFD)计算涉及到的固体热传导和流体热传导控制方程;通过进风口角度的选择、进风口流速的选择、鼓风冷却和抽风冷却的对比以及锂离子电池局部倒角的选择确定几种散热方案，使用FLUENT进行数值仿真并得出各方案的总体流场特性、局部流速和温度分布情况．通过对各散热方案的对比和评估，发现当进风角度达到3°时，温度最高点和均匀性有明显改善;在一定的速度范围内，提高进风口流速可以很好地改善系统的散热效果，但是当进风口流速超过某一范围(30m/s)时，散热效果递增不明显;对于相同的散热结构，鼓风冷却效果明显优

3、于抽风冷却效果;通过电池组局部倒角等局部微小结构可以实现温度场优化．关键词:电动汽车;锂离子电池组;温度场;散热;FLUENT中图分类号:U469．72;U473．4;TB115．2文献标志码:AOptimizationdesignonheatdissipationoflithium-ionbatterypackinelectricvehicleaabYANGZhigang，HUANGShen，ZHAOLanping(a．ShanghaiAutomotiveWindTunnelCenter，TongjiUniversity，Shanghai201804，China;b．CollegeofMec

4、hanicalEngineering，TongjiUniversity，Shanghai201804，China)Abstract:Tosolvetheeffectofnon-uniformheatdissipationonperformance，reliabilityandsecurityofelectricvehiclelithium-ionbatterypack，optimizationdesignschemesareproposedforbatterypack．Thethermalmodeloflithium-ionbatteryisdescribed，a3Dmodelforlithi

5、um-ionbatterypackisbuilt，andthecontrolequationsofsolidandfluidheatconductioninComputationalFluidDynamics(CFD)calculationareintroduced．Severalheatdissipationstructuresaredeterminedbyselectionofdifferentinletanglesandvelocities，comparisonofblowingcoolingandsuctioncooling，andselectionoflocalrounds．Fort

6、hesestructures，thegeneralflowfieldcharacteristics，localflowvelocityandtemperaturefielddistributionaresimulatedbyFLUENT．Thecomparisonandevaluationindicatethat，themaximumtemperaturedecreasesandtheuniformityoftemperaturedistributionisobviouslyimprovedwhentheinletanglereaches3°;theheatdissipationperform

7、anceisimprovedasinletvelocityrisesinproperrange，but收稿日期:2011-02-28修回日期:2011-05-27基金项目:国家重点基础研究发展计划(“九七三”计划)(2011CB711203)作者简介:杨志刚(1961—)，男，辽宁鞍山人，教授，博导，博士，研究方向为车辆工程及空气动力学，(E-mail)zhigangyang@tongji．edu