3
.
2 调整挡板及电池的位置的方案
为了改进电池组的温度均匀性 ,调整了挡板的
位置以及电池的位置 ,具体修改尺寸如下 :上下挡板
下端都缩短 3 mm ,电池波浪形排开 ,高出的电池为
向上 提 高 10 mm 。图 4 是 该 方 案 发 热 功 率 为
1 750 W时的速度矢量图 。
图
4
调整挡板位置方案速度矢量图
极端工况下 ,系统温度不均匀度达到了 28 K ,
如表 2 所示 。
表
2
调整挡板位置方案温度不均匀度计算表
极限温度 温度
/ K
平均值
/ K
温差
/ K
不均匀度 均匀度
T
max
365. 13
352. 11
13. 02
0. 04
0. 96
T
min
336. 91
352. 11
- 15. 21
0. 04
0. 96
图 5 为该方案的另一优化模型 , 发热功率为
1 750 W时的速度矢量图 。具体方案为 : 去掉上挡
板 ,下挡板下端缩短 3 mm ,电池错排开 。
图
5
调整电池位置方案速度矢量图
极端工况下 ,系统温度不均匀度达到了 19 K ,
如表 3 所示 。
表
3
调整电池位置方案温度不均匀度计算表
极限温度 温度
/ K
平均值
/ K
温差
/ K
不均匀度 均匀度
T
max
358. 83
348. 32
10. 50
0. 03
0. 97
T
min
338. 98
348. 32
- 9. 34
0. 03
0. 97
通过上述结果的分析 ,发现温度场均匀性改进
有限 。这是由于串联冷却路径长 ,所以无论怎么微
调电池和挡板的位置 ,都会出现散热不均匀的情况 。
3
.
3 改变电池倾斜角度和电池间距方案
为了减少电池之间温差 ,考虑将空气从进口到
出口的水平流动改变为从两排电池一侧到另一侧的
垂直流动 。把电池流道分为上行流道和下行流道 ,
尽可能使空气通过下行流道垂直流向上行流道 ,再
从出口流出 ,这样 ,空气就能从电池一侧流向另一
侧 ,空气冷却途径变短 ,避免了串联冷却路径长导致
的空气温度逐步加热 ,使得温度场不均匀的状况 。
要使空气均匀地从下行通道流向上行通道 ,需要找
出一个合理的电池间距和一个合适的倾角 ;使电池
组内流阻分布合理 ,使流场分布均匀 ;从而达到减小
电池温差的目的 。优化模型电池中心线与箱体的倾
斜角度为 3. 5°,两排电池的距离为 30 mm 。图 6是
发热功率为 1 750 W 时的速度矢量图 。
图
6
改变电池倾斜角度和电池间距方案速度矢量图
如图 6 所示 , 极端工况下电池组的温差达到
15 K ,如表 4 所示温度的均匀性有了明显的改善 。
但该方案中电池位置的微调对最高温度 、
最低温度
位置敏感性较大 。
表
4
改变倾斜角度和间距方案温度不均匀度计算表
极限温度 温度
/ K
平均值
/ K
温差
/ K
不均匀度 均匀度
T
max
358. 69
350. 36
8. 34
0. 02
0. 98
T
min
343. 47
350. 36
- 6. 89
0. 02
0. 98
3
.
4 增加挡风结构的方案
在不改变电池组结构的情况下 ,为了使电池表
面的温度分布趋于一致 ,通过加挡风结构来改变空
气的流场 ,该方案根据计算的流场结果来调节挡风
结构的位置和大小 ,从而改善电池组的温度均匀性 。
优化模型采用了圆弧形引流板 、
长条形引流板和菱
形引流板 ,起到引流和散热均匀的目的 。图 7 是发
7
1
4
第
4
期
杨亚联 ,等 :混合动力汽车用镍氢电池的散热结构分析