不同跨临界CO2直冷系统架构下动力电池冷却系统性能分析

韩旭; 贾凡; 陈彬; 方健珉; 殷翔; 曹锋

西安交通大学学报 ›› 2026, Vol. 60 ›› Issue (1) : 31 -40.

不同跨临界CO₂直冷系统架构下动力电池冷却系统性能分析

韩旭, 贾凡, 陈彬, 方健珉, 殷翔, 曹锋

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摘要

基于跨临界CO₂循环的电动汽车电池直冷技术面临沸腾换热中两相流型调控困难、多热源分配的强耦合特征，容易出现电池局部过温的问题，迫切需要开展不同系统架构下的动力电池冷却系统性能分析。为此，基于跨临界CO₂循环，对比研究了3种蒸发冷却一体化热管理系统架构（直冷板和乘员舱蒸发器并联式、混合串并联式、部分并联式）对电池冷却特性的影响。研究了电池热特征、环境温度等对直冷性能、冷却均温性的潜在影响规律，并分析了3种架构直冷板中两相流干度变化的内在温度均匀性影响机理，探究了乘员舱侧蒸发器过热度控制在3种架构中的表征电池温度均匀性变化。此外，研究了3种架构中的直冷板参数对冷却特性影响规律。结果表明：电池直冷和乘员舱蒸发器并联系统架构在应对高负荷、高温环境下易出现电池局部过热，而部分并联的系统架构可以有效改善恶劣工况下的冷却均匀性，电池最大温差在全工况下均低于0.3℃。升高蒸发器出口过热度可以提升电池温度均匀性，过热度每升高1℃,电池最大温差减小约14%,系统能效比减小4.1%。该研究为电池直冷系统架构选择提供新思路。