Door de toename in de verkoop en het bezit van elektrische voertuigen, komen er ook steeds vaker brandongevallen met elektrische voertuigen voor. Het ontwerp van het thermisch beheersysteem vormt een knelpunt dat de ontwikkeling van elektrische voertuigen belemmert. Het ontwerpen van een stabiel en efficiënt thermisch beheersysteem is van groot belang voor het verbeteren van de veiligheid van elektrische voertuigen.
Thermische modellering van lithium-ionbatterijen vormt de basis voor thermisch beheer van lithium-ionbatterijen. Het modelleren van warmteoverdrachtskarakteristieken en warmtegeneratiekarakteristieken zijn twee belangrijke aspecten van thermische modellering van lithium-ionbatterijen. In bestaande studies naar het modelleren van de warmteoverdrachtskarakteristieken van batterijen wordt aangenomen dat lithium-ionbatterijen een anisotrope thermische geleidbaarheid hebben. Daarom is het van groot belang om de invloed van verschillende warmteoverdrachtsposities en warmteoverdrachtsoppervlakken op de warmteafvoer en thermische geleidbaarheid van lithium-ionbatterijen te bestuderen voor het ontwerpen van efficiënte en betrouwbare thermische beheersystemen voor lithium-ionbatterijen.
De 50 Ah lithium-ijzerfosfaatbatterijcel werd als onderzoeksobject gebruikt. De warmteoverdrachtseigenschappen ervan werden gedetailleerd geanalyseerd en er werd een nieuw ontwerpidee voor thermisch beheer voorgesteld. De vorm van de cel is weergegeven in Figuur 1 en de specifieke afmetingen staan in Tabel 1. De structuur van een lithium-ionbatterij omvat over het algemeen een positieve elektrode, een negatieve elektrode, een elektrolyt, een separator, een aansluiting voor de positieve elektrode, een aansluiting voor de negatieve elektrode, een middenaansluiting, isolatiemateriaal, een veiligheidsventiel en een positieve temperatuurcoëfficiënt (PTC).PTC-koelvloeistofverwarmer/PTC-luchtverwarmer) thermistor en batterijbehuizing. Een separator is ingeklemd tussen de positieve en negatieve poolstukken, en de batterijkern wordt gevormd door wikkeling of de poolgroep wordt gevormd door laminering. Vereenvoudig de meerlaagse celstructuur tot een celmateriaal met dezelfde afmetingen en voer een equivalente behandeling uit op de thermofysische parameters van de cel, zoals weergegeven in Figuur 2. Het batterijcelmateriaal wordt verondersteld een kubusvormige eenheid te zijn met anisotrope thermische geleidingseigenschappen, waarbij de thermische geleidbaarheid (λz) loodrecht op de stapelrichting kleiner is dan de thermische geleidbaarheid (λx, λy) parallel aan de stapelrichting.
(1) De warmteafvoercapaciteit van het thermische beheersysteem van de lithium-ionbatterij wordt beïnvloed door vier parameters: de thermische geleidbaarheid loodrecht op het warmteafvoeroppervlak, de afstand tussen het midden van de warmtebron en het warmteafvoeroppervlak, de grootte van het warmteafvoeroppervlak van het thermische beheersysteem en het temperatuurverschil tussen het warmteafvoeroppervlak en de omgeving.
(2) Bij het selecteren van het warmteafvoeroppervlak voor het thermisch beheer van lithium-ionbatterijen is het warmteoverdrachtsschema aan de zijkant van het geselecteerde onderzoeksobject beter dan het warmteoverdrachtsschema aan de onderkant. Voor vierkante batterijen van verschillende afmetingen is het echter noodzakelijk om de warmteafvoercapaciteit van verschillende warmteafvoeroppervlakken te berekenen om de beste koellocatie te bepalen.
(3) De formule wordt gebruikt om het warmteafvoervermogen te berekenen en te evalueren, en de numerieke simulatie wordt gebruikt om te verifiëren dat de resultaten volledig consistent zijn, wat aangeeft dat de berekeningsmethode effectief is en als referentie kan worden gebruikt bij het ontwerpen van het thermisch beheer van vierkante cellen.BTMS)
Geplaatst op: 27 april 2023
