热管用于锂离子电池组散热性能的数值模拟研究

刘业凤，夏鑫鑫，吴琪

（1.200093 上海市 上海理工大学 能源与动力工程学院；2.200093 上海市 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室）

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电动汽车行驶过程中，温度对于动力电池性能影响尤为显著[1]，温度过高或过低都会影响动力电池运行性能[2]。对于锂电池，最佳的运行温度一般保持在25～50 ℃之间，温差小于5 ℃[3]。李策园[4]通过实验发现温度对电池容量影响巨大，温度低于-30 ℃时，电池放电容量仅为标称容量的30%；温度高于20 ℃时，电池可放出容量可达到标称容量的95%以上。电池包热量堆积也会影响电池使用寿命，根据Arrhenius 公式估算，温度每上升1 ℃，电池的退化速率增加7%[5]。锂离子电池在滥用的条件下，电池温度可以达到700 ℃，导致电池着火甚至爆炸[6]。因此动力电池热管理系统（BTMS）的实验研究就显得尤为重要。

近几年新能源汽车飞速发展，电池技术不断进步，许多学者纷纷提出设想，将热管技术应用在电池热管理系统中，利用其独特优异的特性对电池组进行降温散热。甘云华[7]等人利用液冷散热结合热管对圆柱形电池进行散热处理，首先建立热物理模型对电池模块表面温度进行模拟仿真，并搭建试验台进行实验验证，结果显示模拟仿真数据和实验结果对比基本吻合，确认了热物理模型的正确性，为后续模拟实验提供了理论基础；Wang Q[8]等人设计了L 型热管，蒸发段打扁成扁平状，夹在方形电池之间，冷凝段则利用液体进行降温冷却散热，实验结果证明了电池模块经过1 800 s 的充放电循环之后，表面温度依然可以保持在41 ℃以下；……