电池|基于平板热管优化布置的电池热管理系统性能研究( 四 )
图12?在25A放电电流下FPHP -翅片散热条件下的电池模块温升
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单体电池作为电池模块的关键单元，其温升特性受到热管理系统结构的影响很大。图15为电池模块在100A放电时3号电池壁温随放电时间的变化曲线图。
从图15可以看出，在FPHP冷却条件下，单体电池壁温的变化与模块温升基本一致。放电后，壁面上部温度最高，其次是壁面中心，温度最低的区域位于壁面下部，这主要是由于电极产生热量造成的。与仿真结果比较，在100s ~ 400s之间，实验数据略高于仿真数据。400s后，仿真曲线与实验曲线基本重合。仿真结果与实验结果基本吻合。图16所示为FPHP冷却条件下的3号电池，与自然风冷相比，壁面温差大。
图15?在FPHP冷却条件下，3号电池在100A放电时的壁温
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模块温度差过大会严重影响单体电池的性能，导致电池模块过早失效。FPHP散热方法的优点还在于其优异的温度均匀性能。图17显示了模块在25A、50A、100A自然冷却和FPHP冷却方式下放电时，模块的温差随时间的变化。
图17?两种不同冷却条件下模块的温度差
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结论
本文首先通过实验找出了FPHP的热阻最小的位置。然后，设计了FPHPs-电池模块热管理系统。通过对动力电池模块进行不同放电试验，研究了电池模块在自然对流和FPHP冷却条件下的温度场分布。所得结论如下。
1.热源功率、位置和管道放置角度对FPHP的传热性能有重要影响。随着与热源距离的减小和FPHP放置角度的增大，FPHP的传热阻力逐渐减小。当与热源的距离为50mm, FPHP放置在90度时，FPHP的传热阻力最小，只有0.2KW。
2.电池的产热率和温升率随着放电电流的增加而增加。在自然对流的条件下，当电池模块在25A放电时，电池的电池模块最高温度达到60.92℃，温差为9.95℃;当放电电流为100A时，仅用840s就能达到70℃，小于50A2120 s。
3.FPHP热管理系统能有效降低电池的最高温度，并能很好地平衡电池之间的温度。当电池模块以25A、50A、100A电流放电时，模块的最高温度低于43℃，比自然风冷温度降低26.22℃，35.46℃，27.59℃。电池模块在100A放电时的温差为2.86℃，比自然风冷低5.02℃，有效保证了电池模块的工作性能和寿命。
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