С ростом продаж и количества автомобилей на новых источниках энергии время от времени происходят и пожары в таких транспортных средствах. Разработка системы терморегулирования является узким местом, ограничивающим развитие автомобилей на новых источниках энергии. Создание стабильной и эффективной системы терморегулирования имеет большое значение для повышения безопасности автомобилей на новых источниках энергии.
Тепловое моделирование литий-ионных батарей является основой управления тепловыми процессами в таких батареях. Среди них моделирование характеристик теплопередачи и моделирование характеристик тепловыделения являются двумя важными аспектами теплового моделирования литий-ионных батарей. В существующих исследованиях по моделированию характеристик теплопередачи батарей литий-ионные батареи рассматриваются как обладающие анизотропной теплопроводностью. Поэтому изучение влияния различных положений и поверхностей теплопередачи на теплоотдачу и теплопроводность литий-ионных батарей имеет большое значение для проектирования эффективных и надежных систем управления тепловыми процессами в литий-ионных батареях.
В качестве объекта исследования был использован литий-железо-фосфатный аккумуляторный элемент емкостью 50 А·ч, были подробно проанализированы характеристики его теплопередачи и предложена новая идея проектирования системы терморегулирования. Форма элемента показана на рисунке 1, а конкретные параметры размеров приведены в таблице 1. Структура литий-ионного аккумулятора обычно включает положительный электрод, отрицательный электрод, электролит, сепаратор, вывод положительного электрода, вывод отрицательного электрода, центральный вывод, изоляционный материал, предохранительный клапан, положительный температурный коэффициент (PTC).Нагреватель охлаждающей жидкости PTC/Воздушный нагреватель PTC) терморезистор и корпус батареи. Между положительным и отрицательным полюсами расположен сепаратор, а сердечник батареи формируется путем намотки или группа полюсов — путем ламинирования. Упростим многослойную структуру ячейки до материала ячейки того же размера и проведем эквивалентный анализ термофизических параметров ячейки, как показано на рисунке 2. Предполагается, что материал батарейной ячейки представляет собой кубовидную единицу с анизотропными характеристиками теплопроводности, а теплопроводность (λz), перпендикулярная направлению укладки, принимается меньше, чем теплопроводность (λx, λy), параллельная направлению укладки.
(1) На теплоотводящую способность схемы терморегулирования литий-ионной батареи будут влиять четыре параметра: теплопроводность, перпендикулярная поверхности теплоотвода, расстояние между центром источника тепла и поверхностью теплоотвода, размер поверхности теплоотвода схемы терморегулирования и разница температур между поверхностью теплоотвода и окружающей средой.
(2) При выборе поверхности теплоотвода для проектирования системы терморегулирования литий-ионных батарей, схема теплопередачи сбоку выбранного объекта исследования предпочтительнее, чем схема теплопередачи снизу, но для квадратных батарей разных размеров необходимо рассчитать теплоотводящую способность различных поверхностей теплоотвода, чтобы определить оптимальное место охлаждения.
(3) Формула используется для расчета и оценки теплоотводящей способности, а численное моделирование используется для проверки полной согласованности результатов, что указывает на эффективность метода расчета и возможность его использования в качестве эталона при проектировании системы теплоотвода квадратных ячеек.БТМС)
Дата публикации: 27 апреля 2023 г.
