混合动力电池组冷却分析与优化过程

一、前言

混合动力汽车是指在一辆汽车中同时采用两种动力装置及储能装置(通常为内燃机、电动机和电池)，通过先进的控制系统使动力装置和储能装置有机协调工作，实现动力系统最佳的能量分配，达到整车低能耗、低排放和高性能。混合动力汽车有以下优点：发动机在最佳经济区运行，从而降低发动机排放和油耗;在城市区域内行驶，可用纯电动驱动，实现零排放;可配备较小排量的发动机;能实现再生制动，进一步降低汽车的油耗和排放。

油电混合动力汽车的电池组部分散热问题危及到电池的工作环境和使用寿命，直接关系到用户的使用感受和满意程度，因此在电池箱开发过程中，电池方案除了考虑空间布置以外，更需要着重考虑电池散热的需要。

本文利用STAR-CCM+软件对长安汽车某款在研重度混合动力汽车的电池箱体进行建模计算，通过流场和温度场的计算，找出散热通风管道的不合理性，并优化管道外形。在优化管道外形之后，再建立完整电池固体区域，用以计算电池表面最高温度，并进行后续优化方案分析。

二、分析及优化过程

电池冷却系统由进风管道、电池箱体、出风管道、DCDC和电池区域组成，如图1所示。该系统通过风扇引风，使空气从进口处流经电池区域，流入电池箱体内部，从而实现对电池的冷却。

利用STAR-CCM+对该系统进行包面处理，并生成多面体网格，图2中的蓝色部分即为使用STAR-CCM+生成的气体区域网格，黄色部分为全六面体网格，表示电池区域，三个区域通过电池区域上下表面总共4个分界面(Interface)相连。由于首先考虑风道合理性，因此电池区域未详细表达，只通过多孔介质体热源的方式来描述。经过计算，发现下部电池区域中出现局部高温区，如图3所示，说明气流均匀性在该处较差，通过如图4所示的该截面速度分布图可以看出，出现局部高温区的位置气流其流速明显低于周围。