不同充电倍率下锂离子电池组冷却系统结构设计

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.04.004

摘要/Abstract

摘要：

针对锂离子电池组在不同充电倍率下最高温度和单体温度均匀性的要求，在构建动力电池热模型的基础上，以抑制电池组内最高温度和最大温差为目标，仿真分析了液冷板布置位置、流道设计和冷板出入口位置等因素对电池组温度的影响规律。仿真结果表明，本文所设计的冷却系统，在电池组以2C倍率充电时，最高温度可控制在35.5 ℃，温差不超过5 ℃。

关键词: 锂电池, 充电, 冷却系统, 温度均匀性

Abstract:

Aiming at the requirements of highest temperature and temperature evenness on lithium-ion battery pack at different charging rates， the thermal model for traction battery is constructed and a simulation is conducted with suppressing the highest temperature and maximum temperature difference as objectives to analyze the effects of the arrangement of liquid cooling plates， flow path design and the position of cooling inlet and outlet on the thermal status of battery pack. The results of simulation show that with the cooling system designed， the highest temperature and maximum temperature difference of battery pack can be controlled at below 35.5 ℃ and 5 ℃ respectively at a charging rate of 2C.

Key words: lithium battery, charging, cooling system, temperature evenness

吴晓刚,齐明山,杜玖玉,Shchurov N. I.,Shtang A. A.. 不同充电倍率下锂离子电池组冷却系统结构设计[J]. 汽车工程, 2022, 44(4): 482-494.

Xiaogang Wu,Mingshan Qi,Jiuyu Du,N. I. Shchurov,A. A. Shtang. Structure Design of Lithium-ion Battery Cooling System at Different Charging Rates[J]. Automotive Engineering, 2022, 44(4): 482-494.

图/表 27

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参考文献 31

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参数	数值
质量/g	640±30
长宽高/mm	210×195×7.6
标称容量/（A·h）	32
质量能量密度/（W·h·kg^-1）	192±10
体积能量密度/（W·h·L^-1）	395±10
标称电压/V	3.65
截止电压上限/V	4.2
截止电压下限/V	3.0
工作温度/°C	充电： 0~45 放电： -20~50

设备名称	主要参数	备注
充放电机	电压范围：0~5 V；电流范围：0~300 A	电压、电流精度：±0.1%
高低温交变湿热实验箱	温度范围：-40~100 ℃；温度波动：<2 ℃	温升速率：1.0~3.0 ℃/min；降温速率：0.7~1.0 ℃/min
HIOKI LR8501数据采集器	60通道	测量对象：电压、热电偶
TT-K-36-SLE热电偶	耐温范围：-200~260 ℃	精度等级：Ι 级误差精度：0.4%
FOTRIC 340热成像仪	温度范围：-20~120 ℃；0~650 ℃	温度精度：±2 ℃；分辨率：640×480

充电倍率	模组内最高温度/℃	模组内最大温差/℃
1C	39.5	5.8
1.5C	43.4	7.5
2C	45.1	8.3

参数	底部冷板	侧面冷板
冷板尺寸	193×120×4	100×186×4
流道尺寸	8.5×2
出入口尺寸	直径 8.5

出入口位置类型	最高温度/℃	最大温差/℃	出入口最大温差/℃
Side_1	31.98	7.00	0.29
Side_2	32.00	7.02	0.30
Side_3	32.02	7.10	0.29
Side_4	31.94	6.80	0.27