液冷板流道结构对动力电池模组热管理影响仿真分析

杨焕璋

（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州 511434）

0.引言

在锂离子电池工作过程中，为了延长电池的工作寿命、提高使用过程中的安全性，应采用可靠的热管理措施，使其温度始终保持在安全范围内，防止热失控、汽车自燃等问题的发生。Basu等[1]在电池的外部使用了圆柱形金属导热垫，以增强电池与冷板之间的导热性。邱翔等[2]采用直接液冷的方法，通过在壁面处增加肋条，成功降低了电池最大温度与最大温差。高明等[3]考虑了添加翅片对空气自然对流的影响，讨论了翅片厚度与放电倍率对电池最大温差、最大温升的影响。Jin等[4]改进了流道的流道结构，并增加了倾斜的小散热片以破坏流道中的层流，从而增强冷板对流传热。

为了探索设计具有更高传热效率的液冷板流道结构，本文采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称“CFD”）仿真方法，建立了4种具有不同流道结构液冷板（以下简称“冷板”）的动力电池模组（以下简称“模组”）三维瞬态模型，通过对温度、冷却液压降等关键数据的分析，评估流道结构对动力电池模组热管理的影响。

1.数学模型

模组中包含12个电芯，在模型建立中假设电芯是一个整体，热模型如公式（1）所示。

其中，ρ表示电芯的密度，C表示电芯在1030J/（kg·K）恒定压力下的比热容，λx，λy，λz表示电芯沿x，y，z方向的电导率，T表示电芯的温度，q表示电芯发热量。

由于电芯的外表面是高度抛光的铝质，表面相对较光滑且具有足够的接触面积，因此忽略了相应的接触热阻。……