动力电池箱引空调风冷却-新能源节能减排技术

时间：2023-10-13 理论教育版权反馈

【摘要】：当动力电池箱内部温度过高时，相变材料会降低箱体内部温度。图6-6-2 导流板架设示意图按照本章采用的动力电池箱结构，即使采用相变材料，风冷仍是动力电池箱的主要冷却方式，相变冷却作为一种辅助手段，只能对箱体内部局部环境温度产生影响。5）分析动力电池箱状态，形成以高效利用空间为原则的相变材料布置方案。为增加空气对流效果，在动力电池组侧边区域可架设小风机，用于弥补相变材料布置导致的风冷装置冷却性能下降。

1.动力电池箱综合冷却可行性分析

（1）风冷可行性分析

在所有方案中，通风冷却是最经济、使用最广泛的冷却方式，与其他方式相比，风冷装置结构简单、安全、维护方便。风冷的缺点主要表现在受外部环境影响较大，冷风状态不确定，环境湿度、颗粒物含量、空气温度等参数不稳定。空调排风温度相对稳定，不含或仅含少量颗粒物，风量来源稳定。

在保证箱体内部绝对温度符合要求的前提下，产生温度不均匀现象的主要原因是流经各箱体内部的冷风流量不均。通过调整动力电池箱排布或加装挡板等方式，优化流量分布可减小内部温度不均匀情况。

在保证风量、进口温度前提下，风冷能满足冷却量的要求。

合理设计风道并保持风压的前提下，风冷可保证温度均匀性要求。

在风冷设计中，通过合理的气流组织可实现动力电池箱内部温度均匀。通常并联结构的进风方式有良好的温度均匀性。串并联进风方式如图6-6-1所示。

动力电池箱的进风方式属于并联，但其进风的流阻分布不均。在不加入改进措施的情况下，出现温度差异的区域或为冷风进口区或冷风出口区，具体温度分布需具体分析。由于空调风量达到600m³/h，为减少进口风的能量损失，达到引导气流的效果，空调进风口应尽可能地大，同时加设导流板。图6-6-2所示为导流板架设示意图。

图6-6-1 串并联进风方式

（2）相变冷却可行性分析

相变材料冷却适用于高功率密度场合，对稳定动力电池箱箱体温度有很大优势。另外，相变材料导热系数普遍较低，相变停止时，会产生保温效应，不利于散热。

相变冷却主要针对箱体内部局部环境的影响，仍需辅以风冷方式。当动力电池箱内部温度过高时，相变材料会降低箱体内部温度。当整体温度符合要求，内部温差过大时，相变材料只对局部环境造成正面影响，从而保证温度均匀性。

图6-6-2 导流板架设示意图

按照本章采用的动力电池箱结构，即使采用相变材料，风冷仍是动力电池箱的主要冷却方式，相变冷却作为一种辅助手段，只能对箱体内部局部环境温度产生影响。当动力电池箱内部温度过高时，相变材料融化吸热，可降低箱体内部温度。当整体温度符合要求，内部温差过大时，相变材料可对局部环境温度起到调节作用，从而保证温度均匀性。

动力电池发热主要集中在充放电阶段，其发热阶段呈间歇性，发热功率最大为2352W。针对相变材料导热系数较低的问题，目前多采用导热性良好的泡沫金属材料提高整体传热效果，可有效稳定动力电池箱内部温度。相变冷却需解决如下问题：

1）明确动力电池发热周期及发热率等工作特性。

2）在电芯表面加入导热铝（铜片），导出动力电池内部热量。

3）确定风冷方式可带走的热量和相变材料实际承担的散热负荷。

4）由于集热块截面积较小，在相变材料与集热块之间需采取措施增大连接面积。

5）分析动力电池箱状态，形成以高效利用空间为原则的相变材料布置方案。采用理论与数值分析方式，确定相变冷却和风冷方式散热量，最终确定风机的风量和风压。

2.引空调风冷却方案

针对动力电池箱结构进行引空调风冷却方案分析，如图6-6-3和图6-6-4所示。流动仿真分析中，除分析不同进口流速下箱体内部流速及压力的分布情况外，还要考虑动力电池箱结构对内部流场的影响。