电动汽车在实际行驶时,存在着不同充放电倍率的问题。因此,对不同充放电倍率时电动汽车动力舱被动式进风散热性能进行研究是有必要的。通过前文分析,可以知道:1C充放电倍率时,电动汽车动力舱出风口模式可以通过仿真计算,结合场协同分析方法获得,那么,不同充放电倍率时,电动汽车动力舱出风口模式选择是否依然可以通过这种简单的结合方法获得呢?下文对在27℃环境温度下,0.8C和1.2C充放电倍率时,不同出风口模式的电动汽车动力舱被动式进风散热性能进行分析。
4.2.3.1 充放电倍率0.8C动力舱热流场分析
从表4.11可知,0.8C充放电倍率时,55A·h电池单体充电过程时长为95min,平均温升为13.34℃;放电过程时长为77min,平均温升为15.10℃。结合电池单体物性,可以求得电池单体充电过程平均发热功率为3.63W,放电过程平均发热功率为5.07W,充放电过程平均发热功率为4.66W。
表4.11 0.8C充放电倍率时55A·h电池单体平均温升和发热功率
表4.12为在0.8C充放电倍率时,不同出风口模式的电池组的温度数据,从图4.23和图4.24可见,电池组最高温升和内部最大温差随车速变化趋势均与1C充放电倍率时相似,即:在不同车速下,电池组最高温升和内部最大温差由低到高顺序依次为:双口上出风模式、单口上出风模式、下出风口模式和两边出风口模式,各曲线随车速基本呈线性关系变化。其中,车速为80km/h时,双口上出风模式的电池组最高温升分别比单口上出风模式、下出风口模式和两边出风口模式降低1.4%、7.6%和15.9%,内部最大温差降低0.9%、8.1%和17.5%;车速为140km/h时,双口上出风模式的电池组最高温升分别比单口上出风模式、下出风口模式和两边出风口模式降低0.6%、2.3%和16.4%,内部最大温差降低0.8%、5.4%和18.2%,可见,0.8C充放电倍率时,同样是双口上出风模式的被动式进风散热性能最佳,两边出风口模式的被动式进风散热性能最差,符合场协同原理关于两边出风口模式具有最差散热性能、双口上出风口模式散热性能优于单口上出风口模式的判断。
表4.12 在0.8C充放电倍率时电池组的温度数据 (单位:℃)
(续)
图4.23 在0.8C充放电倍率时电池组最高温升随车速变化趋势比较
图4.24 在0.8C充放电倍率时电池组内部最大温差随车速变化趋势比较
4.2.3.2 充放电倍率1.2C动力舱热流场分析
从表4.13可知,在1.2C充放电倍率时,55A·h电池单体充电过程时长为69min,平均温升为14.86℃;放电过程时长为51min,平均温升为18.11℃。结合电池单体物性,可以求得电池单体充电过程平均发热功率为5.57W,放电过程平均发热功率为9.19W,充放电过程平均发热功率为7.38W。
表4.13 在1.2C充放电倍率时55A·h电池单体的平均温升和发热功率(www.xing528.com)
表4.14为在1.2C充放电倍率时,不同出风口模式的电池组的温度数据,从图4.25和图4.26可见,电池组最高温升和内部最大温差随车速变化趋势也与1C充放电倍率时相似,即:在不同车速下,电池组最高温升和内部最大温差由低到高顺序依次为:双口上出风模式、单口上出风模式、下出风口模式和两边出风口模式,各曲线随车速基本呈线性关系变化。其中,车速为80km/h时,双口上出风模式的电池组最高温升分别比单口上出风模式、下出风口模式和两边出风口模式降低了1.7%、7.3%和16.7%,内部最大温差降低了1.4%、8.1%和19.0%;车速为140km/h时,双口上出风模式的电池组最高温升分别比单口上出风模式、下出风口模式和两边出风口模式降低了0.8%、2.6%和15.6%,内部最大温差降低了1.3%、5.7%和19.6%,可见,1.2C充放电倍率时,同样是双口上出风模式的被动式进风散热性能最佳,两边出风口模式的被动式进风散热性能最差。
综上分析,在0.8C、1C和1.2C充放电倍率时,电动汽车动力舱出风口模式的选择都可以通过场协同分析方法获得,可见电动汽车动力舱热流场的协同分析与充放电倍率无关。
表4.14 在1.2C充放电倍率时电池组的温度数据 (单位:℃)
(续)
图4.25 在1.2C充放电倍率时电池组最高温升随车速变化趋势比较
图4.26 在1.2C充放电倍率时电池组内部最大温差随车速变化趋势比较
4.2.3.3 不同充放电倍率动力舱散热性能比较
在不同充放电倍率下,比较不同出风口模式的温差是为了研究它们的散热性能随充放电倍率变化而改变的能力,参考基准仍然选择单口上出风模式。从表4.15可见:在0.8C充放电倍率时三种类型的电池组最高温升和内部最大温差差值均最低,1C时次之,1.2C时最高,说明低充放电倍率时,不同出风口模式的散热性能更为接近;高充放电倍率时,更能体现具有良好散热性能的出风口模式散热能力。随着车速提高,单口上出风模式和下出风口模式的电池组最高温升和内部最大温差差值减小,其他两种类型的差值基本没有变化,说明下出风口模式电动汽车被动式进风散热性能随车速提高而改善的能力最强,其他出风口模式散热性能改善基本相同。
表4.15 不同充放电倍率时各出风口模式温差比较
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