作家 贾明正 马梓良 黑中磊（贾明正 马梓良 黑中磊）导读：为了更好地商酌液冷管正在动力电池中的操纵，通过估计打算流体动力学（Computational Fluid Dynamics， CF

nal Fluid Dynamics， CFD）仿真剖析软件，商酌了液冷管包裹水平和包裹办法对动力电池冷却成果的影响。仿真结果声明：正在到达冷却成果的条件下，可能恰当削减液冷管对电池模组的包裹水平，即通过下降液冷管高度到达削减电池模组质料和精打细算质料的方针；正在相似包裹面积的景况下，选用分别包裹办法，对电池模组会爆发分别的冷却成果，其平分段包裹式比直接包裹式好。

电动汽车用动力电池正在寻常做事时会由于锂离子正在电池内部的脱嵌和嵌入、电流正在电池及电池组内的活动、电池正负极电位的误差以及电池内各式轻微的副响应等 爆发豪爽的热量。因为电动汽车电池包机闭斗劲紧凑，导致传热不畅，使得热量聚集正在电池包内部，如热量不尽速散出，会使电池处正在高温境况中。当年光过长或温度 突出许用上限时，它会重要影响动力电池的寿命，乃至恐怕惹起电池短道爆炸［1-3］。是以，电动汽车电池热收拾编制的黑白直接闭联到电池组的平安机能和充放电机能。

目前，对电池热收拾工夫的商酌重要网罗仿真剖析和实践商酌，此中仿真剖析重要以电池生热模子为商酌对象，通过设立修设动力电池生热模子，剖析探究电池模组发烧量。Jarrett等以冷却液的压降、均匀温度以及温度匀称性举动对象参数，通过改良蛇形冷板流道的地方和宽度优化蛇形冷板。结果证据，简单流道打算可满意压降和均匀温度的央浼，但均温性并不睬思［4］。颜艺提出了一种冷却液和电池直接接触的液冷编制，并对分别的流道安插办法实行仿线］。YANG等商酌了液态金属用于液冷编制的可行性，通过仿真及实践比拟发掘，应用液态金属时整个温度更低、均温性更好、轮回泵打发功率更低，适合正在大功率放电和阴恶工况下应用［6］。劳玉玲研 究各参数对双进双出微通道液冷板机能的影响，发掘增大冷却液入口雷诺数、流道宽度对电池组温度影响较小，而改良进出口地方可能刷新电池模组的温度匀称性［7］。

为了更好地商酌液冷管正在动力电池中的操纵，本文商酌液冷编制中的液冷管，设立修设电池模组联系模子，通过估计打算流体动力学（Computatio

nal Fluid Dynamics，CFD）仿真剖析软件实行仿真剖析，商酌液冷管包裹水平和包裹办法对电池冷却机能的影响。

正在动力电池的冷却编制中，液冷管是一种突出力、低本钱且无污染的冷却部件。它通过热传导把电池充放电爆发的热量通报到冷板内壁面上，然后由冷却介质通过 对流换热把热量带走，再流经整体冷却编制将热量开释 后回到液冷管，从而告终轮回往还的做事［8-9］。

因为商酌重心是动力电池液冷管道对冷却机能的影响，是以对单体电池模子实行简化模仿估计打算，撤消单体电池的正负极，直接用长90mm、宽18mm、高65mm的方形单体电池代庖。电池模组由 3 块方形锂离子电池构成。液冷管采用较为常睹的U形液冷管，质料为铝。电池模组液冷机闭如图1所示，可睹液冷管包裹住单体电池。

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正在原模子根基上，为了精打细算质料，设立修设众组分别高度的液冷管模子，差异成立液冷管高度为 20 mm、40 mm、 50 mm、55 mm、60 mm这5组液冷模子，与 65 mm（全包裹式）液冷模子实行仿线所示，采用居中办法实行包裹。

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对待包裹办法商酌，选用总高度为 60 mm 和 50 mm 的液冷管，差异将液冷管均匀分为3段，间断性地包裹正在电池模组上，以商酌包裹办法对动力电池温度的影响。它的机闭如图3所示。

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电池模组网格划分单位尺寸太大会导致网格均匀质料过差，仿真结果数据不确切；单位尺寸太小导致软件运转年光过长，影响估计打算出力。进程众次测试，将单位尺寸成立为 1 mm 最符合，网格质料较好。液冷模子如图 4 所示。

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为了更好地显示成果，动力电池采用10C倍率放电，差异成立 3 块方形单体电池，内热源为 49 676.89 W/m3，外界（氛围）与壁面临流换热系数设定为 10 W/（m2·K）。冷凝管道质料成立为铝，冷却液入口流速成立为0.4 m/s，入口温度成立为20 ℃，境况温度为25 ℃。

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正在动力电池10C倍率全部放电景况下，无液冷管和全包裹式液冷管电池模组的温度云图差异如图5和图6所示。

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无液冷管和全包裹式液冷管的电池温度比拟剖析结果，如表 2 所示。从两组模子温度数据比拟结果可能看出，正在没有加装液冷管的景况下，电池组的最低温度为30.12 ℃，最高温度为31.81 ℃，温差为1.69 ℃。加装全包裹式冷凝管后，电池组的最低温度为20.00 ℃，最高温度为23.20 ℃，温差为3.20 ℃。两种办法的最高温度相差 8.61 ℃，可睹液冷管对电池模组冷却成果斗劲显著，但增大了电池温差。

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统计装置高度差异为65 mm、60 mm、55 mm、50 mm、40 mm、20 mm、0 mm 这 7 组分别液冷管时电池模组的最高温度和最低温度。通过数据剖析，绘制折线所示。

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通过对图 6 剖析可能发掘：当液冷管高度为 60 mm 时，电池模组最高温度为23.92 ℃，与65mm液冷管比拟， 电池模组最高温度升高了0.71 ℃，温差改变不大；当液冷 管高度为55mm时，电池模组最高温度为25.52 ℃，与65 mm 液冷管比拟，电池模组最高温度升高了2.32 ℃；当液冷管高度为 50 mm 时，电池模组最高温度为 27.16 ℃，与 65 mm 液冷管比拟，电池模组最高温度升高了 3.95 ℃；当液冷管高度为 40 mm 时，电池模组最高温度为 29.42 ℃，与 65 mm液冷管比拟，电池模组最高温度升高了6.21 ℃；当 液冷管高度为 20 mm 时，电池模组最高温度为 31.11 ℃， 与65 mm液冷管比拟，电池模组最高温度升高了7.90 ℃， 电池模组最高温度逐步迫近没有液冷管包裹的电池模组最高温度。通过观望折线图还可能看出，跟着电池模组包裹水平的一向增众，分别高度的液冷管对电池模组冷却成果的影响越来越不显著。60mm液冷成果和65mm（全包裹 式）液冷成果相差甚微，不到 1 ℃。是以，正在到达冷却成果的条件下，可能恰当削减电池模组的包裹水平，即通过下降液冷管高度以到达下降电池模组质料、进步电池能量密度以及精打细算质料的方针。液冷管包裹办法对电池模组温度的影响为了使电池模组正在到达冷却成果后的温度散布越发匀称，正在液冷管包裹办法方面无间实行探究。高度为 60 mm 和 50 mm 的液冷管正在分别包裹办法（直接包裹和分段式包裹）下的电池模组温度云图，差异如图 7 和图 8 所示。

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是以，正在相似包裹面积的景况下，选用分别包裹办法对电池模组会爆发分别的冷却成果，其平分段式包裹要比直接式包裹成果好。①正在到达冷却成果的条件下，可能恰当削减液冷管对电池模组的包裹水平，即下降液冷管高度，到达削减电 池模组质料和精打细算质料的方针。②正在相似包裹面积的景况下，选用分别包裹办法对电池模组会爆发分别的冷却成果，其平分段式包裹要比直接包裹式要好。［1］邹晓辉 . 电动汽车动力电池热收拾液冷编制打算［D］. 长沙：中南林业科技大学，2020：1-4.［2］王元哲 . 纯电动乘用车动力电池液冷热收拾机闭打算 ［D］.合肥：合肥工业大学，2017：2-3.［3］易修龙 . 纯电动汽车用锂离子电池液冷散热个性仿真 商酌［D］.重庆：重庆交通大学，2019：1-3.［4］ANTHONY J，IL Y K.Design optimization of electric vehi⁃ cle battery cooling plates for thermal performance［J］. Journal of Power Sources，2011（23）：10359-10368.［5］颜艺 . 基于液体直接接触式电动汽车电池热收拾编制 商酌与打算［D］.广州：华南理工大学，2019：65.［6］YANG X H，TAN S C，LIU Jing.Thermal management of Li-ion battery with liquid me［7］劳玉玲.锂电池液冷机闭打算与仿真剖析［J］.低温与超 导，2021（4）：78-84.［8］SEYED S M，ERIK S，SOREN K K. Thermal analysis of cold plate with different configurations for thermal management of a lithium-ion battery［J］.Batteries，2020（1）：17.［9］XU X M，TONG G Y，LI R Z.Numerical study and optimiz⁃ ing on cold plate splitter for lithium battery thermal management system［J/OL］.Applied Thermal Engineering，2020（2020-02-25） ［2021-04-10］.［10］周耀华 .电动汽车电池冷却编制的数值模仿商酌［D］. 广州：华南理工大学，2015：23-25.

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