熱管理-均質プレートの冷却スキームの設計について

Nov 20, 2021

バックグラウンド：

既存のモジュールの冷却方法は、主に水冷と空冷です。その中で、空冷は大きな体積を占めますが、冷却効果は理想的ではありません。主な理由の1つは、バッテリー表面の対流熱伝達係数が低く、熱交換面積がセルの表面積によって制限されることです。これにより、空気がバッテリーの熱を時間内に奪うことができます。セルと空気の温度差は十分に大きくなければなりません。これにより、セルの温度が高くなり、セルの寿命が短くなります。自己放電は非常に不利です。そのため、均一温度板の技術原理を利用して、新しい空冷放熱構造を開発することにしました。このタイプの放熱構造は、既存のモジュール構造とバッテリーパックの容量を最大限に活用すると同時に、セルの放熱効果を向上させ、セルの温度を既存の空冷レベルから下げます。モジュールを下位レベルに。

温度均等化プレートの原理と特性の簡単な紹介：

ベイパーチャンバーは、内部に空洞がある2枚の銅板で囲まれた板です。空洞の内壁は毛細管構造であり、銅の柱を支えています。同時に、キャビティは排気され、一定量の作動油で満たされます。このゾーンは、作動油の液体から気体への相変化を利用して熱を吸収し、凝縮して凝縮端で熱を放出した後、相は再び気体から液体に変化し、キャピラリーによって蒸発ゾーンに戻ります。キャピラリー構造の力。原理は基本的にヒートパイプと同じです。利点は、温度均等化プレート全体の表面の温度が非常に均一であり、面積が小さく、熱流束密度が高い熱源を偽装して拡張し、熱流束密度を下げてから冷却できることです。

はじめに：

モジュールのさまざまなサイズとスペースの制約を考慮して、均一温度プレート用に2つの異なる冷却スキームを設計しました。均一温度プレート冷却スキームの設計1です。

モジュール内の2つのセル（6Ah）はそれぞれ温度均等化プレートを共有し、均等化プレートの上部の二重面はヒートシンクで溶接されています。ヒートシンクには専用のエアダクトがあり、25℃の空気で冷却されます。セル間の既存のエアダクトの幅を最大限に活用するために、温度均等化プレートのサイズは60 * 160、厚さは5mm（またはそれ以下）です。

モジュールに18個のバッテリーがあると仮定すると、合計0.39KWhの電力になります（JHおよびgwプロジェクトを参照）。設計構造を次の図に示します。

流れ場と熱シミュレーション：

ヒートシンクの放熱能力を検証するには、ヒートシンクの放熱能力をシミュレートする必要があります。シミュレーションにはflotherm9.3ソフトウェアを使用します。

シミュレーション境界条件：

1.入口空気速度が2m / sであると仮定すると、入口位置はラジエーターの前100mmであり、出口はラジエーターの後ろ50mmです。モジュールの総風量は0.93m³/分（32.78CFM）です

2.定常状態のシミュレーションでは、ヒートシンクの底面の火力は3.5Wです。この電力は、5C放電時の6Ahセルの加熱電力であり、5C放電は、お客様の&＃39;の動作条件に従って計算されます。

3.エアダクトは空気を漏らさず、入口から入ったすべての空気はラジエーターを通って流れ、次に出口から流れ出します。出口圧力は0です。

4.放射熱伝達に関係なく、ソリューションドメインの壁は断熱壁として設定されます。

シミュレーションの初期条件：

1.吸気は、25℃が一定であると仮定した場合のキャビン内の空気です。

2.ヒートシンクの初期温度は25°Cです（定常状態シミュレーション）

モデル設定：