5.2.1.1 纵向进风电池包热流场分析
对20℃环境温度下无任何冷却方式的电池包进行温度场分析，数模如图5.3所示，圆柱状物体为风扇，根据边界条件，无风冷条件下，风扇默认关闭，电池包采取纵向放置（风扇置于汽车行驶方向前端位置）。
图5.4（见彩插）为20℃环境温度下无风冷散热的温度场分布，可见整个电池包内温度都比较高，且分布比较均匀，从表5.1可以看出，随着环境温度升高，电池组最高温升和内部最大温差均降低，这是因为电池发热功率随着环境温度升高而降低所致，其中40℃环境温度下的电池组最高温升比20℃和27℃降低了28.2%和12.8%，内部最大温差降低了28.0%和12.6%。
图5.3 主动式进风散热电池包分析数模
图5.4 20℃环境温度下无风冷散热的温度场分布
表5.1 不同环境温度下无风冷散热的热流场相关数据
进风口在风扇对面位置，可以看到，有主动式进风散热的纵向电池包温度场分布与无风冷散热时差别很大（图5.5，见彩插），电池包内部的高温区域在电池组中部，并靠近出风口位置，在进风口处，温度较低。气流从进风口吸入后，经过电池组加热后，温度上升，最终导致气流的冷却能力下降，因此，合理的风道设计，应当以提高气流冷却能力为目的，特别是出风口处，要提高气流的通过性，降低气流温度，气流主要从电池包顶部通过，两侧流量较低，在出风口处，气流流速相对较高。表5.2为不同环境温度下有主动式进风散热的热流场相关数据，随着环境温度升高，冷却风流量降低，同时出口平均压降也降低，对于相同的风道结构，流量降低意味着气流冷却能力的下降，但由于电池发热功率随着环境温度升高而降低，最终还是导致电池组最高温升和内部最大温差随着环境温度升高而降低，其中40℃环境温度下的电池组最高温升比20℃和27℃降低了26.7%和11.6%，内部最大温差降低了27.6%和12.2%。
图5.5 20℃环境温度下有主动式进风散热的温度场和速度迹线
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图5.5 20℃环境温度下有主动式进风散热的温度场和速度迹线 （续）
表5.2 不同环境温度下有主动式进风散热的热流场相关数据
图5.6 20℃环境温度下横向电池包的温度场和速度迹线
5.2.1.2 横向进风电池包热流场分析
缩短气流流径可以提高气流的通过性，提高散热能力，将上文所述的纵向电池包改为横向电池包，进风口在风扇对面位置。从图5.6（见彩插）可以看出，还是电池组中部，并靠近出风口位置的温度较高，电池组上部和进风口处温度较低，从速度迹线可以看到，气流沿电池包顶部和两侧分布较为均匀，避免了纵向电池包两侧气流流量较低的问题。从表5.3可以看出，随着环境温度升高，冷却风流量和出口平均压降均降低，电池组最高温升和内部最大温差随着环境温度升高也降低，其中40℃环境温度下的电池组最高温升比20℃和27℃降低了26.2%和11.1%，内部最大温差降低了25.9%和10.8%。
图5.6 20℃环境温度下横向电池包的温度场和速度迹线（续）
表5.3 不同环境温度下横向电池包的热流场相关数据
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