电动汽车电池包散热加热设计

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被动冷却／加热电池包。尽管空气是经过汽车空调（交流）或供暖系统冷却和加热的，但它仍然被

认为是一种被动系统（如图２）。运用这种被动系统，环境空气必须在一定温度范围（１０℃～３５℃）中才能正常进行热管理，在环境极冷或极热条件

下运行电池包可能会产生更大的不均匀。相关实

验也证明被动系统中，由于引入环境空气的温度不一致性，冷却加热电池包会导致电池包更大的不均匀性。

下面为空冷和液冷主被动系统示意图。

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图Ｉ被动冷却一外部空气流通

图２被动加热和冷却一内部空气流通

图３主动加热和冷却一外部和内部空气流通

图４被动冷却一液体循环

图５主动冷却／加热一液体循环

图６主动冷却／加热一液体循环

１．２散热系统

根据传热学理论，固体与气体，固体与液体接

触产生传热现象。气体的对流换热系数远远没有

液体的对流换热系数大，液体和固体接触对流换热能力更强。传热系数越大所交换的热量越多，换

热效果就越明显，因此要选择合适的传热介质。各

种传热现象的传热系数范围如表ｌ所示。

表Ｉ表面传热系数的一般范围

对流换热问题的类型

ｈ／［ｗ／（ｍ２ｋ）】

自然对流换热：气体

２．２５液体

５０．１０００强迫对流换热：气体

２５．２５０液体

５０．２５０００相变对流换热：沸腾

２０００．５００００凝结

２０００．１０００００

使用液体作为传热介质，需要考虑导电性，安全性，还有密封性，以及以后的维修方便性，还要考虑到电池包整体的重量。相变材料（例如液

体石蜡）的传热蓄热能力最强，且在达到相变温

度时可以大量吸热或放热而不升温降温。通过选用合适的相变材料能够使电池单体有效地达到热平衡，很好地控制电池温度上下限，避免产生温度过高过低现象。但是考虑到材料的研发、制造成本等问题，目前最有效且最常用的还是采用空气作为散热介质。

目前多采用的空冷主要有并行和串行两种通风方式，如图７～图８所示。这就要求在电池包结构上设计相应导风口，尽量减小空气流动阻

力，保证气流的均匀性。

图７串行通风

图８并行通风

．—（蜷）２０

１

０．Ｎｏ．１．

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电动汽车电池包散热加热设计

作者：车杜兰， 周荣， 乔维高

作者单位：

刊名：

北京汽车

英文刊名：BEIJING AUTOMOTIVE ENGINEERING

年，卷(期)：2010，(1)

被引用次数：0次

1.陈全世.朱家琏.田光宇先进电动汽车技术 2007

2.付正阳.林成涛.陈全世电动汽车电池组热管理系统的关键技术

3.Abroad A pesarn,Steve butch,and Matthew keyser.AN approach for designing thermal management systems for electric and hybrid vehicle battery packs 1999

4.Abroad A pesaran,Battery Thermal Maaagement in EVs and HEVs:Issues and Solutions 2001

1.学位论文车杜兰电动汽车锂离子电池包热特性研究与优化设计2009

锂离子电池因其性能优异在电动汽车上得到了大量应用，但其在使用过程中会大量发热是一个必须注意的问题。这不仅影响锂离子电池的性能，也会产生相应安全问题。因此电池包的热管理是电动汽车和混合动力电动汽车在所有气候条件下有效运行必不可少的。本文分析了温度对电池组性能和寿命的影响，概括了电池组热管理系统的功能，介绍了电池组热管理系统设计的一般流程。并讲述电池包热管理需解决的一些问题和相关解决方案，以及怎样合适的设计电池包散热加热系统。

具体来说本文首先介绍了电动汽车电池包的构造，然后介绍了锂离子电池的生热机理.分析在不同温度条件下锂离子电池以不同倍率充放电时的温度场，以及锂离子电池的热特性。基于此，应用ANSYS分析计算锂离子电池组的温度场，研究锂离子电池的发热问题。分析电池包内部电池模块的冷却方式

，比较串行和并行通风冷却的特点。数值模拟热管理的风道冷却效果。根据车辆实际运行工况和电池包的实际结构模拟出电池包内部温度场的情况，进而研究了电动汽车锂离子电池包的整体热特性。

同时分析出性能最好的电池很差的整合成电动车电池包或电池包模块也会导致电池包整体性能降低。在本文中我们比较讨论电池包使用众多小电池与少量大电池，还有使用棱柱形电池与圆柱电池的优点和缺点。并通过热特性仿真分析说明选取不同类型电池的区别，另外还分析了电池模块化方式。

本文的研究主要针对电动汽车电池包内部电池模块的布置，同时研究了冷却结构的设计。并对目前国内外电池包热管理的最新研究做了相关分析和归纳总结，指导电动汽车电池包的设计。同时对电池包的热管理系统设计方法做了相关的归纳总结，总结出最佳的设计流程。并且针对有利于电池包热管理的电池选型作出相关介绍，指导电池的设计。总之本研究对于电动汽车电池包整体的设计有一定指导价值。

本文链接：/Periodical_bjqc201001002.aspx

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下载时间：2011年1月17日