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    某純電動(dòng)公交的電池艙散熱仿真分析

    2021-08-09 04:51:25陳慧清孫榮軍
    時(shí)代汽車 2021年13期
    關(guān)鍵詞:仿真格柵

    陳慧清 孫榮軍

    摘 要:對某純電動(dòng)公交的電池艙開展仿真計(jì)算,結(jié)合空氣動(dòng)力學(xué)的相關(guān)模型,分析電池布局及艙門格柵的合理性,并提出整車電池艙的整改方案。

    關(guān)鍵詞:純電動(dòng)公交 電池艙 格柵 仿真

    Simulation Analysis of the Heat Dissipation of the Battery Compartment of a Pure Electric Bus

    Chen Huiqing,Sun Rongjun

    Abstract:The article carries out simulation calculation on the battery compartment of a pure electric bus, and analyzes the rationality of the battery layout and door grille combined with related aerodynamic models, and proposes a rectification plan for the battery compartment of the vehicle.

    Key words:pure electric bus, battery compartment, grille, simulation

    隨著純電動(dòng)公交的發(fā)展,電池艙散熱問題越發(fā)突出;其中動(dòng)力電池的布置、電池艙格柵開口方向和數(shù)量是影響散熱的主要因素。為此本項(xiàng)目選取10.5米純電動(dòng)公交作為建模車型(如圖1)。

    1 高溫高速環(huán)境下的側(cè)艙及后艙散熱情況

    本項(xiàng)目首先完整的還原全車模型,并進(jìn)行網(wǎng)格化,網(wǎng)格總數(shù)高達(dá)3500萬左右。之后借助Fluent仿真軟件開展計(jì)算工作。邊界條件如下:

    (1)車輛行駛速度為50km/h,環(huán)境溫度為35℃。(2)PACK箱入口風(fēng)速為0.5m/s,PACK箱內(nèi)電池為均勻發(fā)熱體,電池壁面溫度為45℃。(3)電池艙的壁面、PACK 箱的壁面為絕熱壁。

    不考慮PACK箱連接線和支架對氣流組織的影響。

    整車電池艙的溫度分布如圖2所示:

    由圖2可知,側(cè)艙的前后端溫度都比較高,后倉的前端溫度明顯高于后端;后艙臨近格柵處的溫度低于側(cè)艙臨近格柵處的溫度。

    1.1 側(cè)艙的溫度、壓力和速度矢量圖

    側(cè)艙采用豎直格柵,側(cè)艙的速度矢量圖與溫度分布三維圖以及俯視圖(見圖3)。

    側(cè)艙的進(jìn)風(fēng)方式遵循后進(jìn)前出的規(guī)則。左側(cè)艙中的后兩節(jié)PACK箱排布方式。

    和右側(cè)艙后一節(jié)PACK箱排布方式不利于兩個(gè)電池艙的散熱??拷囶^的PACK箱散熱較好。

    側(cè)艙的壓力分布圖(見圖4)所示:左側(cè)艙內(nèi)的壓力比右側(cè)艙壓力高約23pa。壓力數(shù)據(jù)顯示,進(jìn)入側(cè)艙的風(fēng)量較小。

    1.2 后艙的壓力、溫度和速度矢量圖(見圖5、圖6)

    由于后艙的側(cè)面開有散熱格柵,空氣經(jīng)側(cè)面的散熱格柵進(jìn)入后艙內(nèi),經(jīng)后艙門的散熱格柵散出。較多的空氣直接略過 PACK 箱,經(jīng)側(cè)面散熱格柵較近的后艙散熱格柵散出。后艙中間的風(fēng)量較少,風(fēng)速較低,不能較好的散熱。

    溫度云圖分布(見圖7)顯示,后艙的中間的溫度高,且下部的溫度要高于上部;電池艙里側(cè)溫度要高于格柵處的溫度;后艙下部的電池相對更容易出現(xiàn)高溫報(bào)警。雖然后艙已經(jīng)是較優(yōu)的設(shè)計(jì)形式,但是后艙的風(fēng)道不利于PACK箱散熱。

    2 超高溫低速環(huán)境下的側(cè)艙及后艙散熱情況分析

    將環(huán)境溫度設(shè)置為40℃,車輛行駛速度設(shè)置為40km/h,側(cè)艙及后艙的溫度分布如圖8所示。

    由圖8可見,后艙溫度明顯高于側(cè)艙溫度;且后艙(由圖9可見)內(nèi)某一點(diǎn)的最高溫度可達(dá) 43.5℃。速度矢量圖如下,艙內(nèi)的空氣依據(jù)就近原則出風(fēng)。與 50km/h 的車速對比,后艙高溫區(qū)域較多。

    其空氣流動(dòng)形式基本上同案例一(車速50Km/h、外溫35℃)相似。

    3 結(jié)語

    側(cè)艙 PACK 箱的豎向排布形式有利于散熱,且側(cè)艙各電池要互相連通,形成較大的對流;可在高溫區(qū)域(電池排熱風(fēng)扇端)進(jìn)行有效導(dǎo)流或引冷風(fēng)對沖。因?yàn)閭?cè)艙的進(jìn)風(fēng)為后進(jìn)前出狀態(tài),故側(cè)艙格柵應(yīng)改為后迎風(fēng)前逆風(fēng)結(jié)構(gòu)。

    后艙的溫度顯示為前高后低,且后艙溫度明顯高于側(cè)艙溫度;故應(yīng)對后艙電池前端進(jìn)行有效的導(dǎo)流降溫,即引進(jìn)車廂內(nèi)的冷空調(diào)或后側(cè)艙兩端開迎風(fēng)格柵。后艙的風(fēng)道布置不合理,易導(dǎo)致PACK箱熱量在后艙中下部積累。若后艙中的PACK箱排列方式與車輛行駛方向一致,左后艙和右后艙應(yīng)與后艙聯(lián)通,有利于形成完整的空氣流道(前進(jìn)后出),強(qiáng)化散熱。

    參考文獻(xiàn):

    [1]FLUENT流體分析及仿真實(shí)用教程[M].人民郵電出版社,朱紅鈞,2010.

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