电动汽车中采用纳米增强相变材料的电池热管理系统的数学建模

《Scientific Reports》：Mathematical modeling of battery thermal management system under nano-enhanced phase change material applicable in electric vehicles

　　

摘要

随着电动汽车的普及，对高效电池热管理系统（BTMS）的需求日益增强，以确保其安全性和可靠性。本研究开发了一种基于纳米增强相变材料（NePCM）的改进数学模型，旨在提升电动汽车电池模块的温度调节性能。该模型结合了增强热扩散作用和浮力驱动的自然对流机制，从而实现无需机械冷却即可有效散热。使用COMSOL Multiphysics 6.2软件，对5×5圆柱形和5×1棱柱形电池配置在600秒的时间范围内进行了瞬态仿真分析。结果表明，圆柱形电池模块的温度保持在300K至336K之间，而棱柱形电池模块的最高温度达到了345K。圆柱形和棱柱形电池模块的浮力诱导流速分别为2.0×{10}^{-2}m/s和1.8×{10}^{-2}m/s。研究结果表明，所提出的NePCM-BTMS方案为电动汽车的被动热管理提供了一种成本效益高且可持续的解决方案。