【《电池模组散热模型设计分析案例》2000字】

电池模组散热模型设计分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u8007电池模组散热模型设计分析案例 1282041.1电池成组参数设计 1260352.1.1电池选型分析 1102172.1.2电池成组设计 398761.2电池模组基本参数 4234571.3模组散热设计 5一款成熟的电动汽车的核心是其三电系统，及电池、电机和电控，动力电池系统是其动力来源，而一个完整的动力电池包里面包含了多个电池模组，本次设计是基于电池模组的散热设计，故本章将从动力电池模组基本参数，模组设计以及散热方案设计等多个方面，综合设计适用于后续仿真的散热模组。电池成组参数设计电动汽车的电池系统是由确定数目的独立单体电池通过并联或者串联的形式进行合理的有规律的组合从而形成模组，模组之间在通过上述方式连接最终成为电动汽车的电池包系统，本节通过电池选型、参数计算等对电池模组的成组设计进行分析。2.1.1电池选型分析目前的动力电池市场上，动力电池主要有磷酸铁锂和三元锂电池两种，后者较与前者有更高的能量密度，较长的充放电循环寿命，较好的安全性能、较小的自放电率，前者的能量密度较后者相差很多，而目前在国内的新能源汽车的补贴标准一能量密度为重要指标，故选用三元锂电池。三元锂电池又分为如图2.1三个类型a）圆柱形电池b)方形电池c）软包电池图2.SEQ图2.\*ARABIC1不同结构电池示意图而经过对比圆柱电池生产工艺成熟，在行业内是一种更为标准化的产品，电动汽车企业如特斯拉、小鹏、江淮等都用运用圆柱电池作为其旗下新能源汽车的动力源。本文研究的电池模组也采用市场主流的NCR18650B三元锂电池作为研究对象。实物如图，电池主要参数由表2.1所示：图2.SEQ图2.\*ARABIC2NCR18650实物图表2.SEQ表2.\*ARABIC1电池参数表参数数值标称容量3000mA.h标称电压3.6V内阻范围≤180Ω充电截止电压4.20V放电截止电压2.5V最大放电电流5A（2C）最大充电电流1.25A（0.5C）重量46g充电工作温度0℃~40℃放电工作温度-20℃~50℃2.1.2电池成组设计本次毕业设计将以2019款smart

fortwo增程版参数为基础，对车辆电池包系统进行结构设计，动力电池能量决定了增程动力汽车纯电续驶里程。根据车辆参数提出的车辆纯电动以50km/h速度匀速行驶续驶里程为120km的设计目标。动力电池的能量需求如下式E=（SEQ公式\*ARABIC1）P（SEQ公式\*ARABIC2）式中电机效率ηM=0.9，电机实际输出功率PM,=4.13，纯电续驶里程S=120km，行驶速度Vele参考GB/T31466—2015《电动车辆高压系统电压等级》，混合动力汽车动力电池额定电压可采用144V、288V、320V、346V、400V、576V等几个等级。选取电池电压等级为U=144VC=（SEQ公式\*ARABIC3）则此时电池容量C=96A·h要满足所需的电压与容量，在实际使用中都需要对单体电芯进行串并联组合，得到更高的电压和容量，才能满足设备的实际供电需求。锂电池串联的规则为:电压相加，容量不变，内阻增大。锂电池并联的规则为:电压不变，容量相加，内阻减小，可供电时间延长。计算所用参数如表2.2所示。表2.SEQ表2.\*ARABIC2成组计算电池参数表标称电压3.6V容量3000mAh放电终止电压2.50V充电终止电压4.20V为满足144V电池电压需求，则所需串数=144V/3.6V=40，共需要40串。为满足96A·h电池容量需求，则所需并数=96A·h/3000mA·h=32，共需要32并。根据上述设计计算结果，为达成设计目的，在电池包内需要有40串联，32并联的电池组。根据文献可知，采用先并后串的组合方式比较适合，故该车辆的电池系统采用先32个18650电池并联的电池模组，再用40个模组串联形式的电池包系统。综上所述，本次毕业设计所分析的电池模组是由32个并联的18650电池组成。电池模组基本参数单体电池的连接方式为并联连接，每个电芯之间在横向与纵向上均匀分布。由于实际应用于新能源汽车的电池模组包含电线、支架、铜排等小部件，结构复杂，对于在后续仿真时面临的计算量过大的问题，需要对建立的电池模组的几何模型进行合理简化，忽略不影响散热的组件，为了符合结构与空间的一致，本次模组散热方案中电池之间以4×8的形式排列，根据文献可知，合理的模组布置尺寸可以如表2.3所示，模组物理模型如图2.3、图2.4所示。表2.SEQ表2.\*ARABIC3模组尺寸布置参数表名称尺寸（mm）长180宽89单体距侧面距离4单体距上下面距离10单体电池间距3图2.SEQ图2.\*ARABIC3模组基本尺寸模型三维图图2.SEQ图2.\*ARABIC4模组基本尺寸模型二维图模组散热设计根据单体电池结构的不同，电池模组内单体电芯的排布方式也有不同，而电池模组在强制风冷时的冷却空气进出口方式也会不同。同时为了符合结构与空间的一致，本次模组散热方案中电池之间以4×8的形式排列，在散热排布方式采用比较常用的三种排列形式，分别为平行顺排、插排和错排，排列形式如图2.5所示。图2.SEQ图2.\*ARABIC5电池单体排列形式示意图同时，强制风冷需要有空气的进出口，由于冷却空气进出口布置的不一样，本次设计也会综合分析三种不同的空气进出口模式，进出口的尺寸选择也要合理，如下图2.6所示图2.SEQ图2.\*ARABIC6空气进出口模式示意图根据以上的设计可以3×3组合出九种不同的散热设计方案，并对九种方案进行如下图所示的命名。表2.SEQ表2.\*ARABIC4电池排