动力电池散热数值模拟分析

　　摘要：通过建立电池温升模型模拟分析了无肋片自然对流电池温升、加肋片自然对流电池温升及加肋片强迫对流电池温升等三种工况下的电池温升特性，并对其中心温度与电池中心平面平均温度的温升特性进行了分析比较。由模拟结果分析可知，随着放电倍率的增大，电池的温升及温差均明显上升，增加肋片散热可以有效降低温升变化，但温差较大。采用强风可以减小电池温差，但温升抑制效果较差。

　　0 引　言

　　汽车在耗用巨量石油资源的同时，产生极大的气体污染。每年汽车尾气约排放２亿吨有害气体，占大气污染总量60％ 以上。二氧化碳排放中，25％ 来自于汽车。至2030年将增至423亿吨。在我国汽车排放的污染已经成为城市大气污染的重要因素，我国的二氧化碳排放目前已居第二，减排二氧化碳的压力将越来越大。世界各国均把电动汽车的研究开发作为解决环境问题和能源问题的一种有效手段。

　　电动车的之一是动力电池，其需要具备高倍率快速充放电的能力。然而，充放电倍率越高，电池组温升越快。另外，在过低的温度下，电池的电化学反应阻抗会大大增加，放电容量显着降低，充电期间，电压和内压上升快。此外，动力系统往往是由多个电池模块串并联形成的。不同的模块所处的位置不同，散热条件也不同，就会导致模块之间温度不均匀，而电池的温度对电池的放电特性有较大影响，因此模块间温度差异将会导致模块间充放电性能的不平衡。经过多次充放电以后，电池性能差异越来越大，造成恶性循环。因此研究电池内部热现象，掌握其机理，对动力电池的应用有着十分重要的意义。

　　1　电池组散热基本形式

　　电池在高倍率放电时，放出的热量较大，若不及时将热量散出，会使得热量在电池组内聚集，电池温度升高，电池容量衰减，不利于电池的循环使用。因此，需要引入电池组的散热系统，常见电池组散热有六种形式，即：利用外界空气对电池进行冷却的被动式空气冷却系统（见图1）。

图1　被动式室外空气冷却系统示意图

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