一种基于热力学理论的车载锂电池组水冷系统设计优化

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 田 浩

中国第一汽车股份有限公司新能源开发院 潘垂宇

中国移动通信集团有限公司 张 群△

0 引言

近年来，随着新能源汽车的快速普及和性能的提升，锂电池组功率密度不断提高，电池发热对电池组性能的影响及锂电池充放电过程的热安全性越来越受到重视[1]。研究表明，在相同的充放电倍率下，锂电池内部温度均匀性越高，其整体动力输出性能越好[2-3]。与传统的风冷式散热相比，水冷散热效果更好，热安全性更高，特别是对锂电池包内部各单体电池温度均匀性的控制效果远好于风冷。近年来世界各大新能源汽车企业都投入巨资改善锂电池液冷技术[4]，一方面降低充放电过程的过热风险，另一方面提高电池组内部温度均匀性，从而提升整车动力性能。

在现有的电池液冷技术中，水冷具有成本低、热容量大、可控性好、安全性高等优势，是未来主流的锂电池高效冷却方式[5]，因此，对锂电池组水冷架构设计进行热力学分析和优化，具有实用性和应用前景。

1 锂电池组水冷布局设计与优化

目前，市场上单体锂电池包集成后的车载锂电池组如图1所示。由于内部包含许多传感器和线路、管路，加上整车安装空间的限制，锂电池组结构设计十分紧凑，导致其在充放电过程中产生的热量容易在内部聚集。因此，有必要优化锂电池组冷却架构(水冷布局)，在相同的充放电条件和冷媒流量下，使管路结构冷却效果最好。……