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翅片参数对热管式动力电池模组散热性能的影响
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Influence of Fin Parameters on Heat Dissipation Performance of Power Battery Module with Heat Pipe
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    摘要:

    针对动力电池模组在高放电倍率下由于散热不足引发的热安全性问题,以某方形锂离子电池为研究对象,设计了铝热管-铝板嵌入式电池热管理散热结构. 建立4因素3水平的正交试验方案,采用极差法和层次法相结合的分析方法,研究自然对流条件下电池模组的散热性能,分析了3C倍率放电时热管冷凝段翅片数量、翅片位置、翅片间距以及翅片尺寸的多参数耦合对电池模组最高温度的影响. 结果表明,翅片各参数对电池模组最高温度的影响权重主次顺序依次为:翅片数量翅片尺寸翅片位置翅片间距,翅片最优参数组合为A3B2C3D3. 在自然对流环境下,适当减小翅片间距既可保证散热效率又有利于电池散热系统的紧凑性. 同时对比分析不同对流换热条件对散热的影响,当翅片对流换热系数为55 W·m-2·K-1、翅片间距为9 mm时,即使在3C倍率加速工况放电时,电池模组的最高温度为40.57 ℃,最大温差为3.89 ℃.

    Abstract:

    Aiming at the thermal safety problem caused by insufficient heat dissipation of the power battery module at a high discharge rate, taking a prismatic lithium-ion battery as the research object, a cooling structure of battery thermal management system embedded with aluminum heat pipe-aluminum plate is designed. An orthogonal test scheme with four factors and three levels is established. The analysis method combining the Range method and the Hierarchy method is adopted to study the heat dissipation performance of the battery module under natural convection. The effect of multi-parameter coupling with fin number, fin position, fin pitch, and fin size of the condensing section of heat pipe on the maximum temperature of battery module coupling is analyzed at the 3C discharge rate. The results indicate that the order of influence weights of various parameters on the maximum temperature of the battery module is as that: fin number fin size > fin position > fin pitch. The optimum parameter combination of the fin is A3B2C3D3. Under the environment of natural convection, appropriately reducing the fin pitch can not only ensure the heat dissipation efficiency but also benefit the compactness of the battery heat dissipation system. Furthermore, different convective heat transfer conditions are compared and analyzed. When the convective coefficient of a fin is 55 W·m-2·K-1,and the fin pitch is 9 mm,the maximum temperature of the battery module is 40.57 ℃, and the maximum temperature difference is 3.89 ℃,with the optimal parameter combination of the fin even discharged under 3C accelerated working condition.

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刘霏霏 ?,鲍荣清 ,程贤福 ,秦武.翅片参数对热管式动力电池模组散热性能的影响[J].湖南大学学报:自然科学版,2022,49(12):39~48

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  • 在线发布日期: 2023-01-02
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