來源：Journal of Energy Storage原文：https://doi.org/10.1016/j.est.2023.108527
開發(fā)和使用電動汽車是實現(xiàn)碳中和的最有效方法之一。鋰離子電池作為電動汽車（EV）的核心部件，廣泛應(yīng)用于混合動力汽車（HEV）、插電式混合動力汽車（PHEV）和純電動汽車（BEV）。動力電池的性能很大程度上決定了整車的性能。電池的能量密度越高，電動汽車的續(xù)航能力就越好。高能量密度電池在充電和放電過程中會產(chǎn)生高熱量，如果熱量長時間聚集在一起，不僅會損害電池的使用壽命，還會增加熱失控的風(fēng)險，嚴(yán)重時甚至?xí)鸨ǎ＜叭松戆踩ＴO(shè)計良好的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)（BTMS）可以有效散熱，提高車輛性能，保證車輛和駕駛員的安全。因此，電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)具有重要的研究價值和理論意義。當(dāng)前的研究主要集中在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，以降低系統(tǒng)的最高溫度為主要目的。然而，冷卻系統(tǒng)的體積對于電動汽車設(shè)計也很重要，卻很少受到關(guān)注。
02 成果掠影
近期，新疆大學(xué)盧浩老師團(tuán)隊提出了一種新的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)優(yōu)化策略，該策略綜合考慮系統(tǒng)體積和冷卻性能，可以根據(jù)實際應(yīng)用確定合適的熱管理策略。所提出的方法分為四個步驟：優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計、建立計算代碼、多目標(biāo)優(yōu)化和綜合模擬決策。基于計算流體力學(xué)（CFD）的數(shù)值模擬用于驗證優(yōu)化后系統(tǒng)的冷卻性能。與當(dāng)前三種電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)設(shè)計相比，體積最多減少了13.01%。穩(wěn)定發(fā)熱過程中，最大溫差分別降低了65.79%、40.65%和63.69%，溫度均勻度分別提高了65.87%、34.93%和60.80%。電池組非穩(wěn)態(tài)發(fā)熱情況下，5C放電倍率的時候，最大溫差下降2.28 K，最大溫差和溫度均勻性分別下降57.11%和49.15%。相關(guān)研究成果以“A flexible optimization study on air-cooled battery thermal management system by considering of system volume and cooling performance”為題發(fā)表于《Journal of Energy Storage》。
圖1 Z型BTMs示意圖。
圖2 Z型的BTMs流動阻力網(wǎng)絡(luò)模型示意圖。
圖3 電池表面的傳熱示意圖。
圖4 優(yōu)化策略的總體框架。
圖5 不同入口流量下未優(yōu)化情況的快捷計算方法和計算流體力學(xué)法計算結(jié)果的比較。
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