Thermomanagement – Zur Gestaltung des Kühlschemas der homogenen Platte
Hintergrund:
Die Kühlmethoden der bestehenden Module sind hauptsächlich Wasserkühlung und Luftkühlung; unter anderem nimmt die Luftkühlung ein großes Volumen ein, während der Kühleffekt nicht ideal ist; Einer der Hauptgründe ist, dass der konvektive Wärmeübergangskoeffizient an der Batterieoberfläche gering ist und die Wärmeaustauschfläche durch die Oberfläche der Zelle begrenzt ist, damit die Luft die Wärme der Batterie rechtzeitig abführen kann, die Der Temperaturunterschied zwischen der Zelle und der Luft muss groß genug sein, was die Temperatur der Zelle erhöht und die Lebensdauer der Zelle verringert. Die Selbstentladung ist ziemlich ungünstig; Daher haben wir uns entschieden, eine neue luftgekühlte Wärmeableitungsstruktur zu entwickeln, die das technische Prinzip der einheitlichen Temperaturplatte nutzt. Diese Art der Wärmeableitungsstruktur maximiert die Nutzung der bestehenden Modulstruktur und des Volumens des Batteriepacks und verbessert gleichzeitig die Wärmeableitungswirkung der Zelle und reduziert die Zelltemperatur gegenüber dem Niveau der bestehenden luftgekühlten Modul auf eine niedrigere Ebene.
Kurze Einführung in das Prinzip und die Eigenschaften der Temperaturausgleichsplatte:
Die Dampfkammer ist eine Platte, die von zwei Kupferplatten mit einem Hohlraum im Inneren umgeben ist; die Innenwand des Hohlraums weist eine Kapillarstruktur und tragende Kupfersäulen auf. Gleichzeitig wird die Kavität evakuiert und mit einer bestimmten Menge Arbeitsfluid gefüllt. Die Zone nutzt die Phasenänderung des Arbeitsmediums von flüssig zu gas, um Wärme zu absorbieren, und nachdem sie kondensiert wurde, um am kondensierenden Ende Wärme freizugeben, ändert sich die Phase wieder von gasförmig zu flüssig und kehrt dann durch die Kapillare in die Verdampfungszone zurück Kraft der Kapillarstruktur. Das Prinzip ist im Grunde das gleiche wie bei der Heatpipe. Der Vorteil besteht darin, dass die Temperatur an der Oberfläche der gesamten Temperaturausgleichsplatte sehr gleichmäßig ist und die Wärmequelle mit kleiner Fläche und hoher Wärmestromdichte getarnt erweitert werden kann, die Wärmestromdichte reduziert und dann abgekühlt wird.
Eine Einleitung:
Unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Größen- und Platzbeschränkungen der Module haben wir zwei verschiedene Kühlschemata für die einheitliche Temperaturplatte entwickelt: Design 1 des einheitlichen Temperaturplattenkühlschemas.
Jeweils zwei Zellen (6Ah) im Modul teilen sich eine Temperaturausgleichsplatte, und die obere Doppelfläche der Ausgleichsplatte ist mit Kühlkörper verschweißt. Der Kühlkörper hat einen eigenen Luftkanal und wird mit 25℃ Luft gekühlt. Die Temperaturausgleichsplatte hat eine Größe von 60*160 und eine Dicke von 5 mm (oder weniger), um die Breite des vorhandenen Luftkanals zwischen den Zellen voll auszunutzen.
Geht man von 18 Batterien eines Moduls aus, ergibt das insgesamt 0,39 kWh Strom (siehe JH- und gw-Projekte). Die Konstruktionsstruktur ist in der folgenden Abbildung dargestellt:
Strömungsfeld- und thermische Simulation:
Um das Wärmeableitungsvermögen des Kühlkörpers zu verifizieren, ist es notwendig, das Wärmeableitungsvermögen des Kühlkörpers zu simulieren. Verwenden Sie für die Simulation die flotherm 9.3-Software.
Simulationsrandbedingungen:
1. Angenommen, die Einlassluftgeschwindigkeit beträgt 2 m/s, die Einlassposition befindet sich 100 mm vor dem Kühler und der Auslass befindet sich 50 mm hinter dem Kühler; die Gesamtluftmenge eines Moduls beträgt 0,93 m³/min (32,78 CFM)
2. In der stationären Simulation beträgt die Wärmeleistung der Unterseite des Kühlkörpers 3,5 W; diese Leistung ist die Heizleistung der 6Ah-Zelle bei einer Entladung von 5C, und die Entladung von 5C wird gemäß den Arbeitsbedingungen des Kunden'berechnet.
3. Der Luftkanal lässt keine Luft aus, die gesamte vom Einlass eintretende Luft strömt durch den Kühler und strömt dann aus dem Auslass aus, der Auslassdruck beträgt 0
4. Unabhängig von der Strahlungswärmeübertragung wird die Wand der Lösungsdomäne als adiabatische Wand festgelegt.
Simulationsanfangsbedingungen:
1. Einlassluft ist die Luft in der Kabine unter Annahme von konstanten 25℃
2. Die Anfangstemperatur des Kühlkörpers beträgt 25°C (Steady-State-Simulation)
Modelleinstellungen:
Das Heizkörpermaterial ist Al 6061
Die Unterseite des Radiators wird mit konstanter Leistung von 3,5 W . beheizt
Das Strömungsfeldmodell ist turbulent.
