混合動力車用鎳氫電池散熱系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著環(huán)境和能源緊缺問題日益突出，混合動力車成為全球汽車產(chǎn)業(yè)在節(jié)能和環(huán)保發(fā)展領(lǐng)域迄今為止最為可行的技術(shù)。眾多汽車公司紛紛涉足相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)。 混合動力車的性能受制于電池組的性能，而電池組的性能與溫度密切相關(guān)?；旌蟿恿囉面嚉潆姵厣嵯到y(tǒng)的目標為：將電池的工作溫度控制在其最佳范圍20 oC～40 oC，模塊間的溫差在5 oC以下，從而保證電池組的性能，延長其壽命。 本論文主要的工作如下： （1）通過鎳氫電池單體實

2、驗，獲得單體電池在充放電過程中的發(fā)熱特性。鎳氫電池的充電過程是放熱反應(yīng)，電池溫度逐漸升高；后期析氧反應(yīng)放出大量熱量，溫度上升得更快。放電過程溫度變化取決于電流。為了借助軟件方法設(shè)計符合條件的電池組，需要事先建立電池的傳熱模型。為此在實驗及理論分析的基礎(chǔ)上，得到單體電池的熱物理參數(shù)，建立電池單體的工作狀態(tài)下的傳熱模型，并編程進行了模擬，模擬結(jié)果與部分實驗結(jié)果比較吻合。 （2）電池組結(jié)構(gòu)在應(yīng)用時受制于車體的空間結(jié)構(gòu)。為了給混合動力車

3、提供結(jié)構(gòu)緊湊，散熱條件好的蓄電池單元，設(shè)計了梅花形電池組。梅花形電池組由5 個長條形模塊構(gòu)成梅花形，構(gòu)成總電壓為36V的蓄電池單元。在設(shè)計時，為了利用導(dǎo)熱方法散熱，支撐采用金屬材料，在電池和支撐之間布置高導(dǎo)熱絕緣的墊片。但是，由于工藝的問題，模塊的同心度有欠缺，因此對墊片的形式及其對導(dǎo)熱效果的影響進行討論。 由于實際車輛運行時的充放電情況很復(fù)雜，因此在分析電池組散熱效果時，模擬比較極端的充放電情況。從模擬結(jié)果看，強制對流條件下，

4、電池的工作溫度和溫差都能夠滿足電池散熱需要。 （3）為了驗證設(shè)計并改進電池組，進行梅花形電池組樣機實驗。從實驗結(jié)果看，風(fēng)扇打開時，電池的平均溫度、強制散熱的溫降和軟件分析結(jié)果相差不大，但模塊間的溫差要比軟件分析大得多。工作溫度可以滿足要求，但溫差大于5 oC，仍需要對電池組結(jié)構(gòu)進行改進。由于流道較短，電池周圍流速基本均勻，但流體溫度逐漸升高，造成近風(fēng)扇側(cè)的強制對流換熱效果較好，應(yīng)該減小下游支撐的通孔面積，增加下游的流速。氣流掃略

5、面積代表其對模塊的對流換熱能力，應(yīng)該均勻布置支撐上的通孔。大電流充放電時，電池溫度上升不可避免，利用強制對流的手段不能及時帶走電池的熱量，但仍能對電池散熱起到一定的作用。 （4）在可用的空間較大的情況下，可以使用電池數(shù)更多的電池組，為此設(shè)計了波浪形電池組。波浪形電池組是包括20個長條形模塊，總電壓為144V的蓄電池單元。其進風(fēng)處箱體為波浪形結(jié)構(gòu)，以減小流體能耗，且能引導(dǎo)更多的氣流參與內(nèi)部模塊散熱；上方箱體采用方形結(jié)構(gòu)，強化邊緣模