大容量锂电池热管理系统的液冷参数优化

摘要

以大容量锂离子电池模组作为热管理研究对象，降低模组最高温度、控制最大温差及压差为优化目标，采用数值模拟的方式对热管理系统优化改进翅片式冷板、冲压冷板以及型材冷板的结构参数的动态过程进行仿真。通过分析冷板的进出口数量、位置、流道宽度、凸台数量和顶部结构等结构参数对优化目标的影响，解明了冷板的结构参数对电池热管理性能的作用规律。结果表明：增加板翅式冷板进出口数量、合理布置进/出液口位置提升热管理性能，采用中间进液、两侧接出液的双流道结构，模组最高温度降至43.79℃,温差降至3.93℃;增加流道宽度使冷板压差降低，过宽易造成冷却液流动分布不均；增加冲压冷板的凸台数量有利于强化增加扰流效果，进而提升换热冷却效率，凸台数量增至52个，模组最高温度降低1.21℃,温差减小1.78℃;优化型材冷板的顶部结构对抑制冷却液“回流”现象具有显著作用，优化方案3(采用并联流道、调整进液口位置)使最大温差降至2.88℃,压差降低至4.41 kPa。

关键词

液冷板 / 热管理 / 锂离子电池 / 计算流体力学 / 动态仿真 / 优化设计