Termisk styring - om design af køleskemaet for den homogene plade

Baggrund:

Kølingsmetoderne for de eksisterende moduler er hovedsageligt vandkøling og luftkøling; blandt dem fylder luftkøling et stort volumen, mens køleeffekten ikke er ideel; en af ​​hovedårsagerne er, at den konvektive varmeoverførselskoefficient på batterioverfladen er lav, og at varmevekslingsarealet er begrænset af cellens overfladeareal, for at tillade luften at fjerne varmen fra batteriet i tide. temperaturforskellen mellem cellen og luften skal være stor nok, hvilket gør cellens temperatur højere, og reducerer cellens levetid. Selvafladning er ret ugunstig; derfor besluttede vi at udvikle en ny luftkølet varmeafledningsstruktur ved at bruge det tekniske princip for den ensartede temperaturplade. Denne type varmeafledningsstruktur maksimerer brugen af ​​den eksisterende modulstruktur og batteripakkens volumen og forbedrer samtidig cellens varmeafledningseffekt og reducerer celletemperaturen fra niveauet af den eksisterende luftkølede modul til et lavere niveau.

Kort introduktion til princippet og karakteristika for temperaturudligningspladen:

Dampkammeret er en plade omgivet af to kobberplader med et hulrum indeni; hulrummets indre væg har en kapillarstruktur og understøttende kobbersøjler. Samtidig evakueres hulrummet og fyldes med en vis mængde arbejdsvæske. Zonen udnytter faseændringen af ​​arbejdsfluidet fra væske til gas til at absorbere varme, og efter at være blevet kondenseret for at frigive varme ved kondenseringsenden, skifter fasen igen, fra gas til væske, og vender derefter tilbage til fordampningszonen ved kapillæren. kraften i kapillærstrukturen. Princippet er stort set det samme som varmerøret. Fordelen er, at temperaturen på overfladen af ​​hele temperaturudligningspladen er meget ensartet, og varmekilden med et lille areal og høj varmefluxtæthed kan udvides i forklædning, reducere varmefluxtætheden og derefter afkøle den.

En introduktion:

Under hensyntagen til modulernes forskellige størrelse og pladsbegrænsninger har vi designet to forskellige køleskemaer til den ensartede temperaturplade: design 1 af køleskemaet med ensartet temperaturplade.

Hver to celler (6Ah) i modulet deler en temperaturudligningsplade, og den øverste dobbelte overflade af udligningspladen er svejset med køleplade. Kølepladen har en dedikeret luftkanal og køles af 25℃ luft. Størrelsen på temperaturudligningspladen er 60*160, og tykkelsen er 5 mm (eller tyndere) for at udnytte bredden af ​​den eksisterende luftkanal mellem cellerne fuldt ud.

Hvis det antages, at et modul har 18 batterier, i alt 0,39KWh el (se JH og gw projekter). Designstrukturen er vist i nedenstående figur:

Flowfelt og termisk simulering:

For at verificere kølelegemets varmeafledningsevne er det nødvendigt at simulere kølelegemets varmeafledningsevne. Brug Flotherm 9.3 software til simulering.

Simuleringsgrænsebetingelser:

1. Forudsat at indsugningslufthastigheden er 2m/s, er indgangspositionen 100 mm foran radiatoren, og udgangen er 50 mm bag radiatoren; det samlede luftvolumen af ​​et modul er 0,93m³/min (32,78CFM)

2. I steady state-simuleringen er den termiske effekt af kølepladens bundflade 3,5W; denne effekt er varmeeffekten af ​​6Ah-cellen ved 5C-afladning, og 5C-afladningen beregnes i henhold til kundens's arbejdsforhold.

3. Luftkanalen lækker ikke luft, al luft der kommer ind fra indløbet strømmer gennem radiatoren og strømmer derefter ud fra udløbet, udgangstrykket er 0

4. Uanset strålingsvarmeoverførsel er væggen i løsningsdomænet indstillet som en adiabatisk væg.

Simuleringsstartbetingelser:

1. Indsugningsluft er luften i kabinen, forudsat en konstant 25℃

2. Kølepladens begyndelsestemperatur er 25°C (steady state simulering)

Modelindstillinger:

Radiatormaterialet er Al 6061

Radiatorens bundflade opvarmes med konstant effekt, 3,5W

Strømningsfeltmodellen er turbulent.