电池模组复合液冷散热的实验研究与数值分析

吴笑宇，张恒运

（201600 上海市 上海工程技术大学 机械与汽车工程学院）

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近年来，电动汽车以高效、节能、低污染、零排耗等优点，受到了全社会广泛的关注[1]。锂离子电池作为电动汽车“三电”的核心，具有能量密度高、自放电率低、循环寿命长、无记忆性等优点，在电动汽车上获得了广泛的应用[2-3]。然而电动汽车在过充或者大倍率放电时会大量生热，使得电池模组急剧增温，严重影响其使用寿命，甚至诱发热失控，造成安全事故[4]。而随着动力电池能量密度的不断提升、快充技术的快速发展，电池将会面临更加严重的生热问题。在保证电池模组的最高温度不超过高温限制如50 ℃的同时，将电池之间温差尽量控制在5～6 ℃范围内[5-6]是目前电池温度管控的一个重点方向，这对电池热管理技术提出了严峻的挑战。

常见的动力电池热管理方式包括：风冷[7-8]、液冷[9-10]以及相变冷却[11-12]。相较其他冷却方式而言，风冷具有系统简单、可靠，成本低等优点，在电动汽车发展初期应用较多。然而在汽车加速、爬坡等大倍率放电工况下，风冷散热性能不足。此外，在夏季环境温度较高时，采用风冷难以将电池模组的温度控制在高温限50 ℃以下。近年来，以石蜡为代表的相变材料具有潜热高、化学性质稳定等优点[13]，将其应用于动力电池热管理能够获得较好的温度一致性[14]，是目前国内外学者研究的重点。然而相变材料存在导热系数较低、易燃等问题[15-16]，造成在实际中应用有限。而液冷则因其具有较高的换热性能，在动力电池模组设计中应用越来越多。……