锂离子动力电池组冷却方案优化策略
电动汽车动力电池冷却系统的设计与优化
电动汽车动力电池冷却系统的设计与优化随着人们对环境保护与可持续发展的重视，电动汽车作为一种清洁、高效的交通工具，正逐渐成为人们关注的焦点。
动力电池作为电动汽车的核心部件之一，其性能和寿命直接影响着电动汽车的使用体验和经济效益。
而动力电池的工作温度是影响其性能和寿命的重要因素之一。
因此，设计一个有效的动力电池冷却系统非常重要。
动力电池在工作过程中会产生大量的热量，如果不能及时降温，不仅会影响电池的寿命，还会引发安全隐患。
因此，电动汽车动力电池冷却系统的设计与优化显得至关重要。
本文将从两个方面进行讨论：动力电池冷却系统的设计和冷却系统的优化。
一、动力电池冷却系统的设计1. 冷却系统的类型目前，常见的动力电池冷却系统包括液冷系统和空气冷却系统。
液冷系统采用导热介质循环冷却电池，并通过冷却器将热量散发到空气中。
空气冷却系统则是通过风扇将冷却空气吹入电池组，从而降低电池的温度。
根据不同的应用场景和需求，可以选择合适的冷却系统。
2. 冷却介质的选择冷却系统的介质是影响系统性能和效果的重要因素。
传统的液冷系统通常使用水作为导热介质，但水的密度较大，导致冷却系统的重量增加。
近年来，一些新型的液态介质，如乙二醇和液态金属，逐渐应用在电动汽车中。
这些介质具有较高的导热性能和较低的密度，可以提高冷却系统的效率。
3. 冷却系统的结构冷却系统的结构设计需要兼顾热量传递效果和系统的安全性。
一种常见的设计是将电池组分成若干小单元，每个单元配备一个独立的冷却模块。
这样可以提高散热效率，同时在某个单元发生故障时不会对整个电池组造成影响。
此外，还可以在冷却系统中加入温度传感器和控制装置，实现智能化的温度控制。
二、冷却系统的优化1. 优化冷却介质的流动路径冷却介质的流动路径对冷却效果有很大的影响。
通常情况下，冷却介质应该能够充分覆盖电池的所有部分，特别是热点区域。
通过合理设计冷却流道和散热片，可以增加冷却介质与电池之间的接触面积，最大限度地提高热量传递效果。
某车用锂离子动力电池组冷却系统仿真及优化
某车用锂离子动力电池组冷却系统仿真及优化徐志龙;朱晓琼;田玉冬;吴旭陵;余万【摘要】本文研究了纯电动汽车在90 km/h匀速行驶条件下锂离子电池组的温度分布,以及基于实验结果的冷却系统的实验温度分布和优化.首先,利用能量守恒定律和傅立叶导热定律,建立了电池组传热过程的简化数学模型,并利用FLUENT将其转化为有限元模型;其次,建立边界条件和负载条件,求解有限元模型,预测温度分布;再次,在电池模组水平进行热管理台架试验,得到真实的温度分布数据,与仿真结果具有较高的一致性,并根据试验数据对仿真模型进行了进一步标定,提高了有限元模型的精度;最后,经过仿真,对冷却系统进行了优化设计,以达到设计目标.【期刊名称】《三峡大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(040)006【总页数】5页(P79-83)【关键词】热管理实验;冷却系统;锂离子电池组【作者】徐志龙;朱晓琼;田玉冬;吴旭陵;余万【作者单位】上海理工大学机械工程学院,上海 200093;上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心,上海200940;上海理工大学机械工程学院,上海 200093;上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心,上海200940;三峡大学机械与动力学院,湖北宜昌 443002【正文语种】中文【中图分类】TM911;U463动力电池是电动汽车的心脏，是电动汽车的动力之源[1-2]．随着国家相关政策对电动汽车续航里程、安全性能和电池能量密度要求的提升，对电动汽车的热管理技术提出了越来越严峻的挑战[3-4]．常用的动力电池散热方式有空气冷却，液体冷却，制冷剂直接冷却以及相变材料冷却等．空气冷却结构简单，成本低，但散热性能较差；液体冷却技术成熟，冷却效果较好，目前应用广泛；直接冷却效果较好，但制冷剂分配较难，目前应用较少；相变材料冷却成本较高，目前应用尚不普及[5-8]．本文采用液体冷却方式．以某电芯厂生产的动力电池模组为研究对象，通过仿真分析了水平路面90 km/h 匀速工况下电池的发热量以及温度场的分布，并结合试验研究了电池测试过程中的温感布置方式和实测电芯温度，并基于实验结果，对电池冷却系统进行了优化，改善了散热效果，加快了此种型号电池箱市场化的进程．1 电池箱结构及其模型建立1.1 电池箱体结构研究对象为某公司生产的三元锂离子电池，电池箱体为L型，下箱体内采用集成式液冷板，其上安装4个模组，如图1所示．电池成组相关参数见表1．图1 锂离子电池箱结构示意图表1 某车用锂离子电池箱技术参数模组数量电芯数量单电芯电压/V成组方式额定电压/V额定电量/Ah箱体材质4个96个3.72P96S35526铸铝每个模组都由多层材料组成，依次为导热硅胶垫、电芯、框架泡棉、电芯、导热硅胶垫、铝制导热片．其中框架泡棉主要起固定和缓冲作用，铝导热片主要用于增强模组的纵向导热能力，导热硅胶垫用于使电芯和铝导热片紧密接触．1.2 电池组的能量平衡由傅里叶定律和能量守恒，可得出电池的三维非稳态导热微分方程为[9]：(1)式中，ρ为密度，τ为时间，c为比热容，Φ为内热源强度，x、y、z分别为x、y、z三个方向的热导率．对于动力电池而言，其内热源的生成热的大小是求解温度场分布的关键．锂离子电池的最佳工作温度为20～45℃，电池内部的产热量主要包括：焦耳热Qj、极化热Qp、反应热Qr和副反应热Qs[10]，即Q=Qj+Qp+Qr+Qs (2)由于锂离子电池只有在过充或过放的情况下才会发生副反应，在实际工作过程中会避免此种现象的发生，因此Qs可以忽略不计[11]．电池内部的焦耳热是电池产热的主要来源，由焦耳定律可得：Qj=I2Re (3)式中，I为充放电过程中的电流大小(A)；Re为电池的内阻(Ω)．锂离子电池在反应过程中会伴随着锂离子的移动，在此过程中会产生(放电)或吸收(充电)大量的热量，Qr可以通过式(4)计算：(4)式中，N表示电池数量；I为当前工况下的电流(A)；m为电极质量(g)；M为摩尔质量(g/mol)；q表示电化学反应(J)；F为法拉第常数，96 484.5 C/mol．锂离子电池在一定倍率充放电的过程中会产生极化内阻，当电流通过时会产生极化热，其计算公式为：Qp=I2Rp=I2(RΩ+Rn+Rd) (5)式中，Rp为极化内阻阻值，RΩ为欧姆极化内阻，Rn为浓差极化造成的内阻，Rd为电化学极化内阻，单位均为Ω．1.3 电池组的有限元模型为缩短计算时间、保证网格质量，在不影响计算精度的前提下，在网格划分前对电池模组进行适当的简化处理，模组仅保留电芯、导热垫和导热翅片，采用Hypermesh将模组划分为六面体网格，网格数量为608万个．电池箱中各材料属性见表2．表2 电池箱材料属性材料材质密度/(kg·m-3)比热容/(J·(kg·K)-1)导热率/(W·(m·K)-1)动力粘度/(N·s·m-2)冷却液乙二醇水溶液(质量分数50%)1071.133000.3840.00339导热硅胶垫硅胶120013002电芯-140014001/32.5/32.5导热铝板AL60612700896167导热铜板铜8900397396端板AL60612700896167绝缘板ABS110014000.25导热胶水有机硅150014001为简化计算过程，假定电池箱中每块方型电芯的工作性能一致，不考虑电池组因受热而导致的变形，且流体为不可压缩物质．利用FLUENT软件进行仿真分析，冷却液的流动类型选择标准k-ε湍流模型，将流体和固体相接触的界面设置为耦合传热边界．设定电动汽车以90 km/h的速度在水平道路上匀速行驶，环境温度30℃，冷却液入口温度12℃，流量12 L/min．单电芯经实验测得发热量为10.5 W，xx、yy、zz 3个方向的导热系数分别为1 W/(m·K)，32.5 W/(m·K)和32.5 W/(m·K)．1.4 实验方案实验的电池箱共包含4个电池模组，每个模组包含24块电芯，电芯按照图2所示箭头方向进行编号．模组1、2从左至右电芯编号为从1～24；模组3、4从上到下电芯编号为1～24．每块模组选择其中3块电芯检测温度，每个电芯上布置6个监测点，监测点位置分布如图3所示．图2 电芯编号示意图图3 电芯监测点位置分布图温感布点共102个，分为电芯级、模组级、水冷板和pack级，具体温感分布数量及布点电芯编号见表3．表3 温感分布数量类别区域测点数量温感编号备注电芯模组118T1～T18电芯8、13、24模组218T19～T36电芯1、12、20模组318T37～T54电芯3、8、19模组418T55～T72电芯2、11、21模组模组表面和侧面8T73～T80每个模组2个,位于模组上表面及侧面BUSBAR12T81～T92每个模组各3个水冷板水冷板5T93～T97Pack级上箱体和电池包内空气温度3T98～T100上箱体2个测点水温进出口冷却液温度2T101～T102总计102为验证数学模型和仿真结果的准确性，在3种工况下进行了实验验证．实验中车速为90 km/h，冷却液入口温度为12℃．实验1中环境温度为20℃，水泵流量为12 L/min，此时压缩机不工作，冷却液在冷却系统中自循环，也即冷却液吸收电池产生的热量，在水冷板中未与制冷剂换热，冷却液未被冷却．实验2、3中环境温度为30℃，压缩机转速为1 500 r/min，水泵流量分别为6.7 L/min和12L/min．2 结果与分析2.1 电池组温度场仿真结果仿真计算时在每个模组上分别设置1个监测点，共4个，用以监测电芯的温度变化，电池各模组温度温升曲线如图4所示．图4 电池组各模组温升曲线由仿真结果可得，电池组的最高温度为49.2℃，最低温度为34.8℃，最大温差为14.4℃，4个监测点的温度分别为：38.6℃、44.9℃、43.7℃、49.2℃，电池组温度均匀性较差．电池组1与2的温度场分布基本相同，电池组3与4的温度场分布基本相同．2.2 电池组温升的实验结果图5给出了在不同实验工况下的电芯监测点的温升曲线．从图5可以发现，在不同的实验工况下，电芯的温升有较大的分别．在3种实验条件下，电芯的最高温度分别为48.6℃、47.6℃和47.2℃，最低温度分别为36.8℃、36.5℃和36.0℃．对比实验1、3可发现当液冷系统冷却液工作但压缩机侧不工作时电芯温升范围较大为18～29.8℃，压缩机侧工作时电芯温升较小为7.7～18.8℃，可见液冷系统及制冷剂侧工作状态对整个电池系统散热效果较明显；对比实验1、3可发现，虽然水冷系统能降低电池的整体温升，但是对于降低电芯间的温差效果不明显；对比实验2、3可发现，冷却液流量变动对电池散热系统影响不明显．图5 试验温升记录曲线2.3 电池组温升的实验结果与仿真结果的对比表4给出了电池组的最高温度、最低温度、4个监测点的温度的实验值和仿真值．通过仿真与实验对比可得，仿真温度与试验温度存在一定程度的误差，但是温升趋势基本吻合，试验与仿真之间产生的误差是由于在仿真时将单体电池视为均匀的生热源，没有考虑到放电时单体电池内各部位由于随着荷电状态的变化其化学反应产生的热量也不同，即单体电池在一定程度上具有温度不均匀性，因此势必会产生一定的误差．但总体而言，采用本文的仿真计算方法所得的结果基本符合实际情况．表4 仿真与实验结果对比表 (单位：℃)对比参数最高温度最低温度监测点1温度监测点2温度监测点3温度监测点4温度仿真49.234.838.644.943.749.2实验50.337.1394442.950.3误差-1.1-2.3-0.40.90.8-1.1误差百分比/%-2.19-6.20-1.032.051.86-2.193 电池箱体结构优化为获得更好的散热效果，本文对电池箱体进行了优化，给出了3种方案．3.1 水冷板流道优化由以上仿真和实验结果可得，采用液冷效果较为明显，在90 km/h匀速工况下电芯温度均能维持在50℃以内，但是电芯之间的温差较大．电池箱体采用L型结构，冷却流道内部及流向如图6(a)所示．目前所采用的流道结构无法使冷却液流过全部区域，经过对仿真和试验数据的分析，这些区域温差较大．为提高电芯与电芯之间以及为模组间的温度一致性，将对液冷板的流道进行结构优化．考虑到电池箱体轻量化的要求，暂不能对电池箱体进行过大更改，优化将在现有箱体结构的基础上进行，将最下方的主流道分解成3个小流道，使冷却液能够逐个流过整个箱体，如图6(b)所示．图6 水冷板流道示意图3.2 导热材料的优化由前所述，电池组中每两块电芯放置一块0.5 mm的铝导热片和一块0.3 mm的硅胶垫，用于将电芯热量更快地传至液冷板，简称优化方案1．仿真和试验结果表明电芯上下温差较大，热量从电芯上部传至液冷板的环节热阻较大．为了减小电芯上下温差，本文拟通过减小该环节热阻来进一步优化传热路径．模组其他结构不变，采用导热系数比铝大的相同厚度铜导热垫片，优化结构简称优化方案2，将方案1和方案2耦合后的结构简称优化方案3．3.3 优化结果分析表5给出了优化后的电池组的温升情况．表5 优化方案与原始方案对比表对比参数最高温度最低温度最大温差监测点1温度监测点2温度监测点3温度监测点4温度压降/kPa原始方案49.234.814.438.644.943.749.253.6优化方案144.435.19.338.544.438.644.448.8优化方案243.230.712.531.037.237.243.153.6优化方案339.331.08.331.538.632.039.348.8从表5可以发现：优化方案1的最大温差为9.3℃，较原始方案下降了5.1℃，说明此优化方案提高了电池间的温度均匀性；优化方案1最高温度较原始方案下降了4.8℃，最低温度上升了0.3℃，说明方案1的流道结构较原始方案带走了更多的热量，在控制电池组温升上效果比原始方案显著；优化后的流道采用多通道，并且在流道拐角处的直角改变成圆弧形，降低了沿程阻力，减少了能量消耗；由于优化后的流道流经全部模组区域，所以监测点3、4的温度显著下降，提高了模组间的温度均匀性．优化方案2最大温差为12.5℃，与原始方案相比整体温差下降不太明显；同时各个电芯竖直方向上的温差较原始方案大大降低，这是因为导热系数更高的铜导热片降低了竖直方向上热阻的原因．3.4 优化后水冷板和铜导热片的耦合优化方案1降低了模组的整体温差，但对改善电池单元竖直方向上温度均匀性效果不明显，优化方案2降低了竖直方向上的热阻，从而提高了该方向上的温度均匀性．本节考虑将方案1和方案2进行耦合．耦合后的结构简称优化方案3．优化模型后的仿真分析时的环境温度、初始边界条件与优化前的仿真参数完全一致．结果表明采用方案3后，电池组的最高温度和最低温度分别为39.3℃、31℃，最大温差为8.3℃．较方案1、2冷却效果以及电池单元间的温度均匀性有了较大提高，冷却系统压降也有所降低，该系统已满足电动汽车电池对温度的要求．4 结论1)本文通过实验得到了电动汽车在90 km/h匀速行驶工况下不同环境温度下的温升曲线；研究发现未进行散热系统优化的电池箱温升较大，电芯之间温度均匀性较差．2)通过对实验3工况下的仿真对比，验证了实验的准确性以及仿真的精度．3)通过对增加分支流道、更换铜导热垫片优化，以及两者耦合的优化方案的仿真，分析了不同方案的优化效果，为工程优化提供了参考方向．参考文献：【相关文献】[1] Zhou Xuesong． The 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车用锂离子电池冷却方案优化设计
车用锂离子电池冷却方案优化设计车用锂离子电池是目前电动汽车主要采用的电池技术之一、由于锂离子电池在高温环境下容易发生热失控，导致电池性能下降、寿命缩短甚至发生安全事故，因此进行冷却是至关重要的。
本文将从冷却方案优化设计的角度出发，对车用锂离子电池的冷却进行探讨。
首先，对于车用锂离子电池的冷却方案，目前主要有空气冷却和液体冷却两种方式。
空气冷却的优点是结构简单、成本低；而液体冷却的优点是散热效果好、稳定性高。
因此，在冷却方案优化设计中，可以综合考虑两种方式的优点，在适当的情况下组合使用，提高冷却效果。
其次，在冷却系统的设计中，需要考虑到锂离子电池的特性。
锂离子电池的最佳工作温度一般在20-40摄氏度之间，过高或者过低的温度都会对电池性能产生不利影响。
因此，在冷却方案中应合理选择工作温度范围，并设定温度控制系统，以确保电池工作在最佳温度范围内。
另外，冷却系统中的冷却介质的选择也是冷却方案优化设计的重要考虑因素之一、目前，常用的冷却介质主要有空气、水和液体冷却剂等。
空气冷却方案虽然简单便捷，但在高温环境下散热效果较差；水冷却方案可以获得较好的散热效果，但对于电池体积较大的情况下，需要考虑水冷却系统所占用的空间以及散热效果与体积的平衡；液体冷却方案具有较好的散热效果和稳定性，但容易受到材料选择和维护等方面的限制。
综合考虑各种因素，在冷却方案的优化设计中应权衡考虑，选择最适合的冷却介质。
最后，对于车用锂离子电池的冷却方案，还需要考虑冷却系统的设计与安装。
在设计方面，需要充分考虑电池的排布和冷却系统的布置，以确保冷却系统能够覆盖到每个电池单体，并保证整个电池组的均匀冷却。
在安装方面，需要注意冷却系统与其他部件的连接和密封，以保证冷却介质能够流通，并防止渗漏。
综上所述，车用锂离子电池冷却方案优化设计是一个综合考虑多方面因素的问题，需要合理选择冷却方式、工作温度范围、冷却介质和冷却系统的设计与安装等。
通过优化设计，可以提高电池的散热效果，延长电池的使用寿命，确保电池组的安全性能，最终提升电动汽车的整体性能和用户的使用体验。
锂电池冷却系统的优化设计与性能研究
锂电池冷却系统的优化设计与性能研究随着电动汽车的普及和可再生能源的逐渐替代传统能源，锂电池作为一种高能量密度，低自放电和环保的电池技术，得到了广泛应用。
然而，锂电池在运行过程中会产生大量的热量，超过一定温度会降低电池的寿命甚至引发安全事故。
因此，优化设计锂电池冷却系统并研究其性能，对于电池性能的提升和安全保障至关重要。
一、锂电池冷却系统的原理和分类锂电池的冷却系统主要通过热传导、热对流和热辐射等方式，将电池产生的热量散发到周围环境中。
根据冷却介质的不同，可以将锂电池冷却系统分为气冷式、液冷式和复合式三类。
气冷式锂电池冷却系统主要利用自然对流或强制对流的方式，通过风扇或其他外部设备将空气引入电池组内部，实现热量的散发和降温。
这种方式简单、成本低廉，但对于大功率和长时间高能耗运行的锂电池，其散热效果相对较差。
液冷式锂电池冷却系统通过将导热液体（如水、乙二醇等）循环注入电池组内部，吸收热量后再通过散热装置将热量散发到环境中。
液冷系统具有散热效果好、温度均匀、适应性强等优点，但液冷系统的设计和维护成本相对较高。
复合式锂电池冷却系统结合了气冷式和液冷式的优点，采用液冷系统作为主要散热手段，辅以气冷系统进行局部散热。
这种方式既可以满足锂电池在高温条件下的快速散热需求，又能降低整体的成本。
二、锂电池冷却系统的优化设计1. 优化散热结构针对不同的锂电池类型和功率需求，设计合理的散热结构是优化锂电池冷却系统的关键。
例如，对于高功率密度的锂电池，可以采用多层散热结构来提高散热效率。
同时，可以在散热结构的设计中考虑流体力学原理，使冷却介质在流过电池表面时能够更好地吸收热量。
2. 优化冷却介质的选择液体冷却介质在优化设计中起到了至关重要的作用。
传统的水冷系统由于密度大、比热容小，导致散热效率不高。
因此，一些研究者提出了改进的液体冷却介质，如乙二醇等。
这些液体具有较高的比热容和较低的密度，能够提高散热效率，降低温度。
3. 优化冷却系统的控制策略冷却系统的控制策略也对系统的性能起到了重要的影响。
锂离子动力电池冷却技术分析与启示
锂离子动力电池冷却技术分析与启示摘要：在社会经济发展的背景下，生活质量急剧提高，新能源汽车作为一种旅游工具也备受关注和青睐，同时也给我国新能源汽车产业的发展和发展带来了机遇，但往往导致电池过热。
电池冷却技术是一种电池过热问题的解决方案，它有助于分配和控制电池的热量，从而延长了电池寿命，本文从汽车的能量发展分析中提出了空气冷却电池技术、液体冷却电池技术、热管冷却电池技术、可变材料电池技术、热冷却技术、热冷却技术等。
提供未来发展的基础。
关键词：锂离子；动力电池；冷却技术引言锂电池已成为目前最主要的二次电池，因其具有使用寿命长、比能量高、对环境友好等优点，已成为了电动汽车、船舶电力推进以及便携式设备的重要核心。
但在其充放电过程中，由于材料内阻电化学反应产生大量热量，导致电池温度升高，会进一步加快热量生成，从而导致电池热失控。
电池热失控会出现电解液分解，电池表现会出胀气、变形、泄露、燃烧、爆炸等后果，也是锂电池安全性不能保障的最主要原因。
另外，过高的温度会加速锂离子电池的老化，影响电池的使用寿命。
但大量锂离子电池成组使用时，结构紧凑，电池产热大，更容易积累大量热量，锂离子电池作为新能源汽车的重要组成部分，其工作时的稳定性和安全性直接影响到新能源汽车的使用性能。
因而，锂离子电池组冷却技术是保障锂离子电池成组后性能发挥与安全的关键技术。
常见的锂离子电池组冷却技术以风冷、液冷为主。
1风冷技术风冷系统结构简单，重量轻，所以广泛地应用于电池的热管理系统。
目前国内汽车厂商广泛采用风冷式散热，风冷是以低温空气为介质，利用空气和电池模组间的热对流，降低电池温度的一种散热方式。
该散热方式虽然散热效率较液冷散热差，但结构相对简单、维护方便、研发成本较低，广泛应用于市场上的新能源车型。
风冷按照通风方式可分为串行式风冷散热和并行式风冷散热。
大部分电动车厂家电池组风冷方案均采用并行冷却方案。
但由于气固对流换热系数低，风冷技术冷却效率难以大幅提高，受制约较严重。
液冷锂电池组温度优化方案
液冷锂电池组温度优化方案液冷锂电池组温度优化方案步骤一：了解液冷锂电池组的工作原理和温度影响因素在制定液冷锂电池组温度优化方案之前，首先需要了解液冷锂电池组的工作原理以及温度对其性能的影响因素。
液冷锂电池组由多个电池单体组成，每个单体的温度会直接影响整个电池组的性能和寿命。
过高的温度会导致电池组容量下降、内阻增加、循环寿命缩短等问题，而过低的温度则会使电池组的放电能力下降。
因此，控制液冷锂电池组的温度是至关重要的。
步骤二：确定液冷锂电池组的温度目标范围根据液冷锂电池组的工作原理和性能要求，确定一个合适的温度目标范围是必要的。
一般来说，液冷锂电池组的温度应该控制在20°C-30°C之间，以确保电池组的性能和寿命达到最佳状态。
同时，需要考虑到电池组在不同环境条件下的工作温度，如高温环境和低温环境。
步骤三：优化液冷系统的设计为了实现液冷锂电池组的温度优化，需要优化液冷系统的设计。
首先，确保液冷系统的散热能力能够满足电池组的散热需求。
可以采用散热片、风扇或冷凝器等散热设备来提高热量的散发效率。
其次，需要设计合理的冷却循环，以保证液冷系统能够及时将热量带走。
可以考虑采用流体泵、冷凝器以及管道等设备来实现循环冷却。
步骤四：控制电池组的工作温度为了控制液冷锂电池组的工作温度，可以采取以下措施。
首先，安装温度传感器，实时监测电池组的温度变化。
可以通过数据采集系统将温度数据传输到控制系统中进行处理。
其次，根据温度传感器的数据，调节液冷系统的工作状态。
当温度过高时，增加散热设备的工作频率或增大冷却循环的流速，以降低电池组的温度。
当温度过低时，可以采取加热措施，如加热器或加热传感器。
通过控制系统的反馈机制，实现对电池组温度的精确控制。
步骤五：进行实验验证和优化为了验证和优化液冷锂电池组温度优化方案的有效性，需要进行实验验证。
在实验过程中，可以通过改变散热设备的参数、冷却循环的速度以及加热措施的强度等方式，评估不同方案对电池组温度的影响。
车用锂离子电池冷却方案优化设计
车用锂离子电池冷却方案优化设计
优化设计车用锂离子电池冷却方案的目标是提高电池的散热效果，以保持电池运行温度在合适范围内，延长电池寿命并确保其安全性。
以下是几个可能的优化设计方案：
1. 采用散热板：在电池组下方或周围安装散热板，通过导热材料将电池的热量传导到散热板上，然后通过散热板的散热片提高热量的散发。
散热板可采用铝合金或铜等具有良好导热性能的材料制作。
2. 风冷系统：在电池组周围或内部设立风扇，通过强制对流的方式增加空气的流动，提高散热效果。
风扇可根据需要自动或手动控制，以及配备温度传感器，根据实时温度调整风扇的转速。
3. 液冷系统：在电池组周围或内部设置液体循环系统，通过将冷却液循环流经电池组表面，吸收电池的热量，然后通过散热器将热量散发出去。
液冷系统可以使用水或其他冷却剂作为循环介质，以提高散热效果。
4. 热管散热：将热导性材料的热管安装在电池组内部，通过热管吸收和传导电池的热量，然后将热量传递给散热片进行散热。
热管散热具有高效的导热性能和紧凑的结构设计。
5. 相变材料散热：使用相变材料来吸收和释放热量。
相变材料在温度升高时可以吸收热量，将其转化为相变潜热，从而降低电池温度。
在温度下降时，相变材料又可以释放吸收的热量，
保持电池的稳定温度。
优化设计车用锂离子电池冷却方案需要综合考虑安全性、散热效果、成本和维护等因素，根据具体的应用场景和需求进行选择和调整。
基于不同工况温升规律分析的锂电池组散热方案优化
基于不同工况温升规律分析的锂电池组散热方案优化孙蕾;林歆悠【摘要】为了确保电动汽车行驶过程中锂离子电池组保持良好的工作性能,基于FLUENT软件对锂电池组在恒流放电下进行了温度场仿真,为了考察电池组不同工况的温升程度,分别建立了不同的整车行驶车速、坡度与电池组温升的关系,为开展电池组热管理提供参考依据,提出了基于温升变化规律的强制风冷电池组散热优化方案,同时通过对电池组不同工作条件下的仿真结果的比较,结果表明优化方案能实现电池组良好的散热,最高温度都控制在最佳工作温度范围内.%For ensuring lithium-ion battery pack good performance while electric vehicle driving , battery pack temperature field was simulated with FLUENT software under constant-current discharge. In order to investigate the battery temperature increasing level, the relationship between different vehicle speed、slope and battery temperature increasing was set up respectively. For providing reference to battery thermal management, the optimization scheme of battery forced air cooling based on temperature rising change law was proposed. The simulation results of batteries of different working conditions was compared at the same time, the results show that optimization scheme can realize good heat dissipation of the battery pack and highest temperature was controlled in the optimal operating temperature range.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2017(000)010【总页数】5页(P55-59)【关键词】电动汽车;锂电池组;FLUENT;恒流放电;散热优化;行驶工况【作者】孙蕾;林歆悠【作者单位】华侨大学机电与自动化学院,福建厦门 361021;福州大学机械工程及自动化学院,福建福州 350002【正文语种】中文【中图分类】TH16锂离子动力电池由于自身高电压、高比功率、高比能量等优点[1]，能显著减轻整车质量，大大提高电动汽车的最高车速、加速性能、续驶里程。
详细剖析动力电池冷却系统3种冷却方法
详细剖析动力电池冷却系统3种冷却方法
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详细剖析动力电池冷却系统3种冷却方法
目前，电动汽车动力电池为锂离子电池，锂离子动力电池的性能对温度变化较敏感，车辆上的装载空间有限，车辆所需电池数目较大，电池均为紧密排列连接。
目前，电动汽车动力电池为锂离子电池，锂离子动力电池的性能对温度变化较敏感，车辆上的装载空间有限，车辆所需电池数目较大，电池均为紧密排列连接。
当车辆在高速、低速、加速、减速等交替变换的不同行驶状况下运行时，电池会以不同倍率放电，以不同生热速率产生大量热量，加上时间累积以及空间影响会产生不均匀热量聚集，从而导致电池组运行环境温度复杂多变。
动力电池的冷却性能的好坏直接影响电池的效率，同时也会影响到电池寿命和使用安全。
由于充放电过程中电池本身会产生一定热量，从而导致温度上升，而温度升高会影响电池的很多特性参数，如内阻、电压、SOC、可用容量、充放电效率和电池寿命。
为了使电池包发挥最佳性能和寿命，需要优化电池包的结构，对它进行热管理，增加散热设施，控制电池运行的温度环境。
主要冷却方案
不同的热管理系统，零部件类型的结构不同、重量不同以及系统的成本不同和控制方式不同，使得系统所达到的性能也不相同。
在进行电池包热管理系统类型设计选择时，需要考虑到电池的冷却性能需求，结合整车的性能以及空间大小，系统的稳定性和成本高低也是要考虑的因素。
图表1 不同电池冷却方案优劣势比较
不同冷却系统工作示意
1、风冷
国内外电动汽车电池组的冷却方式上主要有以下几种：空气冷却、液体冷却、热管冷却。
动力电池冷却系统优化设计
动力电池冷却系统优化设计随着电动车市场的快速发展，动力电池冷却系统的优化设计变得越来越重要。
一个高效可靠的冷却系统可以提高电池的性能和寿命，保证电池安全运行。
在本文中，我们将介绍动力电池冷却系统的重要性，优化设计的原则以及一些常见的优化方法。
动力电池冷却系统在电动汽车中扮演着至关重要的角色。
电动汽车使用的是化学反应产生能量的锂离子电池，这种反应会产生大量的热量。
如果没有一个可靠的冷却系统，电池温度将会上升，导致电池性能下降甚至发生故障。
优化动力电池冷却系统设计的主要原则包括热量传递效率、均匀性、能量消耗以及系统的可靠性。
首先，热量传递效率是动力电池冷却系统设计的关键要素之一。
一个高效的冷却系统应该能够快速有效地将电池中产生的热量传递到冷却介质中。
为了实现这一目标，冷却系统需要考虑电池的排列方式、散热器的设计以及冷却介质的流量等因素。
其次，均匀的热量分布也是冷却系统设计的重要考虑因素。
动力电池中的每个单体电池都需要得到均衡的冷却，以避免电池之间的温度差异。
在设计过程中，冷却系统应该能够确保冷却介质能够均匀地流过每个电池单体，降低温差。
能源消耗也是优化设计中需要考虑的重要因素。
为了降低对电池的能源消耗，冷却系统应该尽可能减小散热器的阻力和冷却介质的流量损失。
同时，在冷却介质的选择上，可以考虑使用低粘度、热导率较高的液体来提高冷却效果和能源利用率。
最后，系统的可靠性是冷却系统设计过程中必须考虑的重要因素。
电动汽车的冷却系统应该能够在各种极端工况下稳定工作，例如高温、低温、急冻等。
因此，在设计时需要考虑到材料的选择、系统布局以及流体控制系统的可靠性等因素，以保证动力电池的安全运行。
除了以上的原则之外，还有一些常见的优化方法可供选择。
其中之一是采用多级冷却系统，通过增加冷却系统的分级来提高热量传递效率和均匀性。
另外，还可以采用泵与风扇结合的方式，通过增加冷却介质的流动速度来提高散热效果。
此外，利用液冷和空冷相结合的方式，可以在不同工况下灵活调整冷却系统的运行方式。
动力电池冷却系统性能分析与优化
动力电池冷却系统性能分析与优化动力电池冷却系统在电动汽车中起到至关重要的作用，它直接影响着电池的寿命、性能和安全性。
因此，对动力电池冷却系统的性能进行分析和优化是保证电动汽车正常运行的重要环节。
首先，我们需要了解动力电池冷却系统的基本原理和结构。
动力电池冷却系统主要包括散热器、冷却剂、水泵、风扇和温度传感器等组成部分。
通过冷却剂的流动，将动力电池产生的热量带走，保持电池的适宜工作温度，避免过热引发的损坏和安全事故。
针对动力电池冷却系统性能的分析，我们可以从以下几个方面进行考虑。
首先是冷却系统的热传导分析。
电池组产生的热量主要通过电池模块传导到散热器。
在传导过程中，冷却剂的流动速度、散热器的散热效率、接触点的接触热阻等因素会影响热量的传导。
因此，我们可以通过模拟计算和温度传感器的实测数据，来分析热传导的效率和潜在问题。
其次是冷却系统的流体力学分析。
冷却液的流动速度和压力分布对冷却效果有直接影响。
通过流体力学模拟，我们可以得到不同工况下冷却液在冷却系统内的流动路径、速度和压力分布，从而分析流动的均匀性和冷却效果。
还有一个重要的指标是动力电池的温度分布。
电池模组内部温度的分布均匀性直接影响到电池的寿命和性能。
通过温度传感器的实测数据，我们可以确定电池模组的热点位置，并分析可能导致温度分布不均匀的原因，如冷却液流动不畅或冷却片材质问题等。
基于分析结果，我们可以对冷却系统进行优化，使得热量能更均匀地分布到整个电池组，提高电池模组的使用寿命。
此外，冷却系统的能耗也是需要考虑的因素。
设计合理的冷却系统能够降低冷却能耗，提高动力电池的效率。
通过优化散热器的结构、冷却液的循环方式和控制策略，可以减少冷却系统对整车电池能量的消耗，提高电池的续航里程。
最后要注意的是冷却系统的可靠性和安全性。
冷却系统中的冷却液和散热器都需要经过严格的测试和验证，确保其在各种极端工况下仍能正常工作，避免冷却系统故障引发的电池过热和安全事故。
动力锂电池热管理方法综述和改进模型
动力锂电池热管理方法综述和改进模型引言：随着电动车的快速发展，锂电池作为主要的动力来源，广泛应用于电动车辆和混合动力车辆等领域。
然而，锂电池在高功率放电和快速充电的过程中，会产生大量的热量，这给锂电池的安全性能和寿命带来挑战。
为了提高锂电池的性能和延长其寿命，热管理方法成为一项关键技术。
本文将综述目前常用的动力锂电池热管理方法，并介绍一种改进模型，以期为锂电池热管理的研究提供一些参考和激发创新的思路。
一、动力锂电池热管理方法综述1.1 传统方法传统的动力锂电池热管理方法主要包括风冷、液冷和相变材料等。
风冷是通过空气冷却锂电池，适用于小功率的电动车辆。
液冷是将散热介质直接流过锂电池，具有更好的散热效果，但会引入复杂的冷却系统。
相变材料则通过材料的相变过程吸收和释放热量，具有较高的热容量和热传递效率。
1.2 先进方法为了进一步提高锂电池的热管理效果，研究人员提出了一些先进的热管理方法。
其中，纳米材料增强的热散热器具有较大的表面积和更高的热传导效率，可以有效地提高热管理的效果。
微通道冷板是一种新兴的热管理技术，通过微小通道将冷却剂直接引导到锂电池上，提高了热传递效率。
此外，研究人员还提出了采用石墨烯、等离子体和超材料等新型材料来改善热管理效果的方法。
二、动力锂电池热管理方法的改进模型基于以上综述的研究现状，本文提出了一种改进模型，旨在进一步优化动力锂电池的热管理效果。
2.1 温度感知改进模型首先要进行温度的感知和监测。
通过在锂电池组中嵌入温度传感器，可以实时监测锂电池的温度分布和变化情况。
同时，通过优化传感器的位置与数量，可以更准确地掌握锂电池的温度变化。
2.2 热散热器设计在改进模型中，我们提出了一种新型的热散热器设计，包括增强的散热片和纳米材料增强的热导管。
通过增加散热片的数量和表面积，提高了热散热器的散热效果。
采用纳米材料增强的热导管，可以提高热导率，增加热量的传导速度，从而进一步提高热管理效果。
锂离子动力电池包液冷散热分析与优化
２０２１年２月第４９卷第４期机床与液压ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＦｅｂ ２０２１Ｖｏｌ ４９Ｎｏ ４ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００１－３８８１ ２０２１ ０４ ０３２本文引用格式：万长东，任慧中，鲁春艳，等．锂离子动力电池包液冷散热分析与优化［Ｊ］．机床与液压，２０２１，４９（４）：１６０－１６３．ＷＡＮＣｈａｎｇｄｏｎｇ，ＲＥＮＨｕｉｚｈｏｎｇ，ＬＵＣｈｕｎｙａｎ，ｅｔａｌ．Ａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｌｉｑｕｉｄｃｏｏｌｉｎｇｈｅａｔｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｆｏｒｌｉｔｈｉｕｍ⁃ｉｏｎｐｏｗｅｒｂａｔｔｅｒｙｐａｃｋ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２０２１，４９（４）：１６０－１６３．收稿日期：２０１９－１１－１２基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（５１６０５０４６）；苏州市重点产业技术创新项目（ＳＹＧ２０２０４４）作者简介：万长东（１９７８ ），男，硕士，副教授，主要从事结构设计与分析优化相关教科研工作㊂Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈａｎｇｄｏｎｇｗａｎ＠１２６ ｃｏｍ㊂锂离子动力电池包液冷散热分析与优化万长东１，２，任慧中３，鲁春艳１，胡忠文１，焦洪宇２（１ 苏州市职业大学机电工程学院，江苏苏州２１５１０４；２ 江苏省３Ｃ产品智能制造工程技术研究开发中心，江苏苏州２１５１０４；３ 安靠电源有限公司研究院，江苏苏州２１５１０４）摘要：为满足动力电池的最佳工作性能要求，保障电池系统的安全运行，大部分电池系统都需要进行有效的热管理设计㊂利用ＣＦＤ仿真技术分析自然散热㊁单层水冷板散热㊁双层水冷板散热３种整包模组散热方式；研究了双层水冷板散热时进口水流量大小对整包散热效果的影响㊂结果表明：双层水冷散热的温升及温差相对较小，散热效果较为明显；当水流量小于５Ｌ／ｍｉｎ时，随水流量的增大，模组的整体温度下降较为明显；当水流量大于５Ｌ／ｍｉｎ时，模组整体温度下降较慢，散热效果不明显㊂关键词：锂离子动力电池；液冷；散热；ＣＦＤ仿真中图分类号：ＴＮ４０ＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＬｉｑｕｉｄＣｏｏｌｉｎｇＨｅａｔＤｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｆｏｒＬｉｔｈｉｕｍ⁃ｉｏｎＰｏｗｅｒＢａｔｔｅｒｙＰａｃｋＷＡＮＣｈａｎｇｄｏｎｇ１，２，ＲＥＮＨｕｉｚｈｏｎｇ３，ＬＵＣｈｕｎｙａｎ１，ＨＵＺｈｏｎｇｗｅｎ１，ＪＩＡＯＨｏｎｇｙｕ２（１ ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｕｚｈｏｕＶｏｃａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｕｚｈｏｕＪｉａｎｇｓｕ２１５１０４，Ｃｈｉｎａ；２ ３Ｃ－ＰｒｏｄｕｃｔＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｅｎｔｅｒｏｆＪｉａｎｇｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅ，ＳｕｚｈｏｕＪｉａｎｇｓｕ２１５１０４，Ｃｈｉｎａ；３ ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＡｎｋａｏＥｎｅｒｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＳｕｚｈｏｕＪｉａｎｇｓｕ２１５１０４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍｅｅｔｔｈｅｂｅｓｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｂａｔｔｅｒｙａｎｄｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓａｆｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂａｔｔｅｒｙｓｙｓｔｅｍ，ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｈｅｒｍａｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔｄｅｓｉｇｎｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｆｏｒｍｏｓｔｏｆｂａｔｔｅｒｙｓｙｓｔｅｍｓ．ＢｙｕｓｉｎｇＣＦＤｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｗｈｏｌｅｍｏｄｕｌｅｈｅａｔｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｍｏｄｅｓｎａｔｕｒａｌｈｅａｔｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ，ｓｉｎｇｌｅｌａｙｅｒｗａｔｅｒ⁃ｃｏｏｌｅｄｐｌａｔｅｈｅａｔｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎａｎｄｄｏｕｂｌｅ⁃ｌａｙｅｒｗａｔｅｒ⁃ｃｏｏｌｅｄｐｌａｔｅｈｅａｔｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ，ｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ；ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｄｏｕｂｌｅ⁃ｌａｙｅｒｗａｔｅｒ⁃ｃｏｏｌｅｄｐｌａｔｅｉｎｌｅｔｗａｔｅｒｆｌｏｗｒａｔｅｏｎｔｈｅｈｅａｔｄｉｓ⁃ｓｉｐａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｂａｔｔｅｒｙｐａｃｋｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｉｓｅａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｄｏｕｂｌｅ⁃ｌａｙｅｒｗａ⁃ｔｅｒ⁃ｃｏｏｌｅｄｐｌａｔｅｈｅａｔｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｓｍａｌｌ，ａｎｄｔｈｅｈｅａｔｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｉｓｍｏｒｅｏｂｖｉｏｕｓ；ｗｈｅｎｔｈｅｗａｔｅｒｆｌｏｗｒａｔｅｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ５Ｌ／ｍｉｎ，ｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｍｏｄｕｌｅｄｅｃｒｅａｓｅｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｗａｔｅｒｆｌｏｗｒａｔｅ；ｗｈｅｎｔｈｅｗａｔｅｒｆｌｏｗｉｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎ５Ｌ／ｍｉｎ，ｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｍｏｄｕｌｅｄｅｃｒｅａｓｅｓｓｌｏｗｌｙ，ａｎｄｔｈｅｈｅａｔｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｉｓｎｏｔｏｂｖｉｏｕｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｌｉｔｈｉｕｍ⁃ｉｏｎｐｏｗｅｒｂａｔｔｅｒｙ；Ｌｉｑｕｉｄｃｏｏｌｉｎｇ；Ｈｅａｔｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ；ＣＦＤｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ０㊀前言目前，新能源汽车的兴起已成为未来发展的必然趋势，它不仅能有效缓解我国石油资源的短缺问题，还能够大大减少有害气体的排放，减少环境污染㊂随着纯电动汽车续航里程不断提高，动力电池呈现大型化㊁成组化趋势㊂当电池内部温度过低时，会出现析锂现象，从而导致电池寿命降低；若动力电池内部散热冷却不及时，会造成温度过高，导致电池发生热失控现象，引发电池内原材料分解［１］，危及整个电池包的安全㊂因此，电池在合适的温度范围内工作对电池的使用寿命及安全性具有重要意义㊂锂离子电池具有高比能量㊁低自放电㊁循环性好㊁无记忆效应和绿色环保等优点，是目前最具发展前景且高效的二次电池，也是发展最快的化学储能电源［２］㊂圆柱电池相对于软包及方形电池更容易成组，当对圆柱电池进行串并联成组时候，电池自身产生的热量比较容易集聚在电池周边，很难进行散热，可能会导致热失控发生，从而危及整个电池包的安全［３－４］㊂此外，在较低温情况下，电池的可利用能量及功率都会有所下降，严重影响电池包的整体使用性能㊂因此，在电池成组后进行相应的热管理控制势在必行［５］㊂目前，电池模组主动冷却方式主要包括：强制风冷散热㊁液冷散热与相变材料冷却等几种方式［６］㊂风冷即利用空气作为换热介质，主要采用自然对流或者强制对流的方式，将电池模组产生的热量带走［７］㊂由于风冷模式结构设计简单㊁成本较低且易于实现，许多车型都采用了风冷方式，如丰田㊁奇瑞等［８－９］㊂液冷散热即采用水冷换热，在结构设计中，一般将电池产生的热量先传到水冷板，再由液体将热量带走，液体一般选用流动性强且换热系数较高的水和乙二醇的混合物［１０］㊂由于液冷具有散热效率高㊁能较好地满足箱体ＩＰ６７要求等优点，是目前许多电动乘用车的优选方案㊂相变散热是利用其相变潜热来吸收电池充放电过程产生的热量，可保持较好的温度均匀性，但由于其成本较高，结构更为复杂且难以维护，目前应用相对较少［１１］㊂利用ＣＦＤ仿真技术，分析３种不同冷却方式对整包电池模组的散热效果，选择最优冷却形式后，进行冷却液流量优化，以便同时达到冷却最优和节能的目的㊂１㊀锂离子电池热管理模型及参数１ １㊀电芯及模组成组方式本文作者采用型号为２１７００的圆柱锂离子电池，电池热物性参数如表１所示㊂表１㊀型号为２１７００的电池热物性参数参数密度／（ｋｇ㊃ｍ－３）比热容／（Ｊ㊃ｋｇ－１㊃Ｋ－１）导热系数／（Ｗ㊃ｍ－１㊃Ｋ－１）Ｘ（切向）Ｙ（径向）Ｚ（轴向）参数值２８８９１０００１．２１．２２０㊀㊀电池包中主要布置了４个模组，由于电池箱体为金属材料，且电池箱体必须满足ＩＰ６７要求，故此模型忽略箱体外壳的散热，直接采用绝热方式进行分析，整包的结构布置和水冷模型截面分别如图１㊁图２所示㊂图１㊀整包内部模组分布图２㊀水冷模组截面１ ２㊀散热方式及材料热物性参数图３㊀冷条选择液冷散热方式，并对有无液冷系统的电池热量进行对比分析㊂充电过程中电芯产生的热量首先被传导到冷条上（材质为铝），冷条模型如图３所示，它与圆柱单体的圆弧面接触进行热传导，然后冷条再将热量传递到水冷板上，实现热量传递㊂各部分材料热物性参数如表２所示㊂表２㊀材料热物性参数材料种类密度／（ｋｇ㊃ｍ－３）比热容／（Ｊ㊃ｋｇ－１㊃Ｋ－１）导热系数／（Ｗ㊃ｍ－１㊃Ｋ－１）乙二醇１０７１３３０００．３８冷条２７００９００２００硅胶垫１５００１６００１．５铝板２７００８７５１４６２㊀电池温度场热分析２ １㊀冷却方式及仿真条件冷却方式有自然冷却㊁单层水冷板冷却及双层水冷板冷却，对３种冷却方式进行对比分析㊂主要对电池包在大电流即１Ｃ充电状态下进行仿真研究㊂电芯单体发热功率为０ ５９Ｗ，设置仿真初始环境温度为２５ħ㊁入口温度为２５ħ，入口类型设置为质量入口，流量为５Ｌ／ｍｉｎ，出口设置为压力出口，压力设置为默认值０，以便观察入口处的压力并计算压降㊂电池充电倍率为１Ｃ，即放电时间设置为３６００ｓ，㊃１６１㊃第４期万长东等：锂离子动力电池包液冷散热分析与优化㊀㊀㊀设置放电时间步为１８０步，每步时间为２０ｓ㊂２ ２㊀仿真结果２ ２ １㊀不同冷却方式仿真结果图４所示为绝热自然冷却情况下无液冷的结果，可知：电池模组最高温度为５７ １９ħ㊁温升为３２ １９ħ，温度较高，必须对其降温㊂图５所示为单层水冷的结果，可知：由于模组较高，靠近水冷板一侧的模组散热较快，离水冷板较远一侧的模组温度最高，最高温度为５０ ７２ħ㊁最低温度约为３２ ３１ħ㊁温升为２５ ２７ħ，相对于无液冷温升低约６ ９２ħ，电池模组整体温升下降较快，特别是靠近水冷板一侧的模组温度下降比较明显，说明水冷板传导热量的效率较高［１２］㊂图６所示为双层水冷的结果，可知：由于模组上下均有水冷板进行散热，两端散热效率较高，最高温度区域在模组中间靠两侧的区域，最高温度为４３ ９５ħ㊁最低温度约为３１ １２ħ㊁温升为１８ ９５ħ㊂综上，无液冷㊁单层水冷㊁双层水冷模式下的温升逐渐降低，温度越来越趋向于均匀化㊂㊀㊀㊀图４㊀无液冷结果㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图５㊀单层水冷板液冷结果㊀㊀㊀㊀㊀㊀图６㊀双层水冷板液冷结果㊀㊀中截面温度变化如表３所示，可知：无水冷的温差为０，但温度非常高，容易造成电池包内发生热失控现象，故需要水冷板进行降温；单层水冷板的温差为１８ ４１ħ，双层水冷板的温差为１２ ８３ħ，２种降温方式的温差相差５ ５８ħ，说明双层水冷板的冷却效果比单层水冷板好，双层水冷的降温效果较为明显㊂表３㊀中截面温度变化单位：ħ项目无水冷单层水冷双层水冷单㊁双层温差最高温度５７．１９５０．７２４３．９５１３．２４最低温度５７．１９３２．３１３１．１２２４．８８温差０１８．４１１２．８３５．５８２ ２ ２㊀水流速对温度的影响水流速对水冷板换热效率有一定影响，本文作者分别对水流速为１㊁３㊁５㊁７㊁９Ｌ／ｍｉｎ时的散热效果进行分析㊂利用如图２所示的水冷模型，在不同水流速下分别监测电池模组一侧电芯的温度并进行分析，共１０个测温点㊂图７㊀不同流速温度变化图７所示为不同流速时的温度变化，可知：随着水流速的增加，电池表面平均温度降低，即换热能力增加，电池包的散热性能逐步提升［１３］㊂当水流速小于５Ｌ／ｍｉｎ时，随着水流速的增大，模组整体温度下降较为明显，散热效果显著；当水流速大于５Ｌ／ｍｉｎ时，随着水流速的增大，模组整体温度下降较慢，散热效果不明显㊂因此，对于不同的水冷模型选择合适的水流速度对电池包进行有效散热是非常重要的，在满足散热的前提下尽量做到低流速，以优化水泵选型，从而实现节能㊂３㊀总结通过ＣＦＤ仿真软件对纯电动汽车的电池包进行散热仿真分析，电芯发出的热量首先传导到铝条，再由铝条传导到硅胶垫，最终通过水冷板进行热量传递㊂仿真实验结论如下：（１）对比无水冷㊁单层水冷㊁双层水冷的模组散热效果，发现双层水冷散热下的电芯温度均匀，电池包散热效果显著；（２）对双层水冷板不同进口水流速时的散热效果进行了分析，发现水流速小于５Ｌ／ｍｉｎ时的散热效果较为明显㊂参考文献：［１］黄堪丰，陈才敏，李锦和．基于涡流管技术的动力电池热管理系统研究［Ｊ］．机床与液压，２０１９，４７（１９）：９６－９９．ＨＵＡＮＧＫＦ，ＣＨＥＮＣＭ，ＬＩＪＨ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｐｏｗｅｒｂａｔｔｅｒｙｔｈｅｒｍａｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｖｏｒｔｅｘｔｕｂｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２０１９，４７（１９）：９６－９９．［２］闫金定．锂离子电池发展现状及其前景分析［Ｊ］．航空学报，２０１４，３５（１０）：２７６７－２７７５．ＹＡＮＪＤ．Ｃｕｒｒｅｎｔｓｔａｔｕｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｌｉｔｈｉ⁃ｕｍ⁃ｉｏｎｂａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．ＡｃｔａＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｅｔＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃａＳｉｎｉ⁃ｃａ，２０１４，３５（１０）：２７６７－２７７５．［３］邱景义，余仲宝，李萌．高功率锂离子电池热特性研究［Ｊ］．电源技术，２０１５，３９（１）：４０－４２．ＱＩＵＪＹ，ＹＵＺＢ，ＬＩＭ．Ｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｈｉｇｈ⁃ｐｏｗｅｒｌｉｔｈｉｕｍｉｏｎｂａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｅｓ，２０１５，３９（１）：４０－４２．［４］雷治国，张承宁．电动汽车电池组热管理系统的研究进展［Ｊ］．电源技术，２０１１，３５（１２）：１６０９－１６１２．ＬＥＩＺＧ，ＺＨＡＮＧＣＮ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｎｔｈｅｒｍａｌ㊃２６１㊃机床与液压第４９卷ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｏｆＥＶｓｂａｔｔｅｒｙｐａｃｋａｇｅ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｅｓ，２０１１，３５（１２）：１６０９－１６１２．［５］冯能莲，陈龙科，邹广才．新型液冷动力电池模组传热特性试验研究［Ｊ］．汽车工程，２０１８，４０（４）：４０５－４１０．ＦＥＮＧＮＬ，ＣＨＥＮＬＫ，ＺＯＵＧＣ．Ａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｈｅａｔ⁃ｔｒａｎｓｆｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｎｏｖｅｌｌｉｑｕｉｄｃｏｏｌｅｄｐｏｗｅｒｂａｔｔｅｒｙｍｏｄｕｌｅ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１８，４０（４）：４０５－４１０．［６］林国发．纯电动汽车锂电池组温度场研究及散热结构优化［Ｄ］．重庆：重庆大学，２０１１．ＬＩＮＧＦ．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｌｅｄｏｆｌｉｔｈｉｕｍ⁃ｉｏｎｂａｔｔｅｒｙｐａｃｋａｇｅｉｎｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅａｎｄｉｔ ｓｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ［Ｄ］．Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ：ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１１．［７］李秋芬．车用动力电池包的散热仿真分析［Ｄ］．广州：华南理工大学，２０１６．ＬＩＱＦ．Ｔｈｅｒｍａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｎｐｏｗｅｒｂａｔｔｅｒｙｐａｃｋｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ［Ｄ］．Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ：ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１６．［８］ＧＩＵＬＩＡＮＯＭＲ，ＡＤＶＡＮＩＳＧ，ＰＲＡＳＡＤＡＫ．Ｔｈｅｒｍａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｌｉｔｈｉｕｍ⁃ｔｉｔａｎａｔｅｂａｔｔｅｒｉｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｅｓ，２０１１，１９６（１５）：６５１７－６５２４．［９］徐善红，聂永福．动力电池系统热管理仿真分析及设计优化［Ｊ］．汽车实用技术，２０１９（１１）：３－５．ＸＵＳＨ，ＮＩＥＹＦ．Ｔｈｅｒｍａｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂａｔｔｅｒｙｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ａｕｔｏｍｏ⁃ｂｉｌｅＡｐｐｌｉｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１９（１１）：３－５．［１０］张浩，罗志民，宋韩龙，等．电动车动力锂离子电池水冷系统研究［Ｊ］．汽车实用技术，２０１７（６）：４７－５０．ＺＨＡＮＧＨ，ＬＵＯＺＭ，ＳＯＮＧＨＬ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｗａｔｅｒｃｏｏｌｉｎｇ⁃ｓｙｓｔｅｍｒｅｓｅａｒｃｈｏｆＥＶｂａｔｔｅｒｙ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＡｐｐｌｉｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１７（６）：４７－５０．［１１］魏增辉，许思传，李钊，等．基于相变材料和液冷的ＬｉＦｅＰＯ４电池包热管理研究［Ｊ］．电源技术，２０１６，４０（１）：４４－４６．ＷＥＩＺＨ，ＸＵＳＣ，ＬＩＺ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎａｃｔｉｖｅ⁃ｐａｓｓｉｖｅｔｈｅｒｍａｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｏｆＬｉＦｅＰＯ４ｂａｔｔｅｒｙｐａｃｋ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｅｓ，２０１６，４０（１）：４４－４６．［１２］盘朝奉，刘兵，陈龙，等．锂离子电池温升特性分析及液冷结构设计［Ｊ］．西南交通大学学报，２０２０，５５（１）：６８－７５．ＰＡＮＣＦ，ＬＩＵＢ，ＣＨＥＮＬ，ｅｔａｌ．Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｉｓｅｃｈａｒａｃ⁃ｔｅｒｉｓｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｌｉｑｕｉｄｃｏｏｌｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆｌｉｔｈ⁃ｉｕｍｂａｔｔｅｒｙ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０２０，５５（１）：６８－７５．［１３］王东，李昌盛，杨志刚．锂离子动力电池包ＣＦＤ仿真［Ｊ］．计算机辅助工程，２０１２，２１（６）：１－４．ＷＡＮＧＤ，ＬＩＣＳ，ＹＡＮＧＺＧ．ＣＦＤｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｌｉｔｈｉｕｍ⁃ｉｏｎｐｏｗｅｒｂａｔｔｅｒｙｐａｃｋ［Ｊ］．ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１２，２１（６）：１－４．（责任编辑：张楠）（上接第２６页）［４］闫旭冬，杨敬，权龙．装载机工作过程联合仿真与试验［Ｊ］．农业工程学报，２０１５，３１（１６）：１０２－１０９．ＹＡＮＸＤ，ＹＡＮＧＪ，ＱＵＡＮＬ．Ｃｏ⁃ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉ⁃ｍｅｎｔｏｆｗｈｅｅｌｌｏａｄｅｒｄｕｒｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．Ｔｒａｎｓａｃ⁃ｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅＳｏｃｉｅｔｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１５，３１（１６）：１０２－１０９．［５］ＬＵＢＢＥＲＴＪ，ＳＩＴＴＥＡ，ＷＥＢＥＲＪ，Ｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌ：ａｎｏｖｅｌｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｍｅｔｅｒｉｎｇａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆ１０ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＦｌｕｉｄＰｏｗｅｒＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．Ｄｒｅｓｄｅｎ：ＩＦＫ，２０１６：２３１－２４５．［６］刘禹廷．负载口独立挖掘机的智能控制系统研究［Ｄ］．杭州：浙江大学，２０１６．ＬＩＵＹＴ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｎｔｏｒｌｓｙｓｔｅｍｆｏｒｅｘｃａｖａ⁃ｔｏｒｗｉｔｈｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｍｅｔｅｒｉｎｇ［Ｄ］．Ｈａｎｇｚｈｏｕ：ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１６．［７］杨华勇，曹剑，徐兵，等．多路换向阀的发展历程与研究展望［Ｊ］．机械工程学报，２００５，４１（１０）：１－５．ＹＡＮＧＨＹ，ＣＡＯＪ，ＸＵＢ，ｅｔａｌ．Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｔｈｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｃｏｎｔｒｏｌｖａｌｖｅｓａｎｄｆｕｔｕｒｅｔｒｅｎｄｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００５，４１（１０）：１－５．［８］ＪＡＮＳＳＯＮＡ，ＰＡＬＭＢＥＲＧＪ．Ｓｅｐａｒａｔｅｃｏｎｔｒｏｌｓｏｆｍｅｔｅｒ⁃ｉｎａｎｄｍｅｔｅｒ⁃ｏｕｔｏｒｉｆｉｃｅｓｉｎｍｏｂｉｌｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＳＡＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ，１９９０，９９（２）：３７７－３８３．［９］ＨＵＨ，ＺＨＡＮＧＱ．Ｍｕｌｔｉ⁃ｆｕｎｃｔｉｏｎｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｕｓｉｎｇａｎｉｎｔｅ⁃ｇｒａｔｅｄｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＥ／Ｈｃｏｎｔｒｏｌｖａｌｖｅ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＥｎｇｉ⁃ｎｅｅｒｉｎｇｉｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，２００３，１９（３）：２８３－２９０．［１０］权龙，冯克温，陈青．泵阀复合流量匹配进出油口独立控制电液系统：ＣＮ１０１１０９３９８［Ｐ］．２００８－０１－２３．［１１］董致新，黄伟男，葛磊，等．泵阀复合进出口独立控制液压挖掘机特性研究［Ｊ］．机械工程学报，２０１６，５２（１２）：１７３－１８０．ＤＯＮＧＺＸ，ＨＵＡＮＧＷＮ，ＧＥＬ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｘｃａｖａｔｏｒｗｉｔｈｐｕｍｐａｎｄｖａｌｖｅｃｏｍｂｉｎｅｄｓｅｐａｒａｔｅｍｅｔｅｒｉｎａｎｄｍｅｔｅｒｏｕｔｃｉｒｃｕｉｔｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒ⁃ｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１６，５２（１２）：１７３－１８０．［１２］黄伟男，权龙，黄家海，等．进出口独立控制液压挖掘机回转系统运行特性［Ｊ］．机械工程学报，２０１６，５２（２０）：１５９－１６７．ＨＵＡＮＧＷＮ，ＱＵＡＮＬ，ＨＵＡＮＧＪＨ，ｅｔａｌ．Ｅｘｃａｖａｔｏｒｓｗｉｎｇｓｙｓｔｅｍｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｗｉｔｈｓｅｐａｒａｔｅｍｅｔｅｒ－ｉｎａｎｄｍｅｔｅｒ⁃ｏｕｔｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１６，５２（２０）：１５９－１６７．［１３］夏连鹏，权龙，张晓刚，等．液气复合驱动液压挖掘机动臂运行特性及能效［Ｊ］．机械工程学报，２０１７，５３（２０）：１７６－１８３．ＸＩＡＬＰ，ＱＵＡＮＬ，ＺＨＡＮＧＸＧ，ｅｔａｌ．Ｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｈａｒａｃ⁃ｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｅｎｅｒｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃ⁃ｇａｓｃｏｍｂｉｎｅｄｄｒｉｖｉｎｇｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｘｃａｖａｔｏｒｂｏｏｍ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉ⁃ｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１７，５３（２０）：１７６－１８３．［１４］徐兵，丁孺琦，张军辉．基于泵阀联合控制的负载口独立系统试验研究［Ｊ］．浙江大学学报（工学版），２０１５，４９（１）：９３－１０１．ＸＵＢ，ＤＩＮＧＲＱ，ＺＨＡＮＧＪＨ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｍｅｔｅｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｏｆｍｏｂｉｌｅｍａｃｈｉｎｅｒｙｂａｓｅｄｏｎｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｐｕｍｐａｎｄｖａｌｖｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＺｈｅ⁃ｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ），２０１５，４９（１）：９３－１０１．（责任编辑：张楠）㊃３６１㊃第４期万长东等：锂离子动力电池包液冷散热分析与优化㊀㊀㊀。
锂电池的低温性能与改进策略
锂电池的低温性能与改进策略近年来，锂电池作为一种高能量密度、长寿命、环保的能源储存装置，在电动汽车、移动设备和可再生能源等领域得到广泛应用。
然而，锂电池在低温环境下的性能受到很大挑战，极大影响了其使用效果和安全性。
本文将探讨锂电池在低温下的性能问题，并提出一些改进策略。
一、低温环境对锂电池性能的影响1. 电极反应速度降低：低温下，锂电池的电极反应速度显著降低，导致电极活性材料的锂离子嵌入和脱嵌速率减慢，降低了电池的放电容量和充电效率。
2. 导电性能下降：低温环境下，锂电池电解液的离子导电性能变差，增加了锂离子在电解液和电极材料之间的传输电阻，降低了电池的输出功率和充放电速率。
3. 锂金属枝晶和枝晶生长：低温下，锂金属负极上容易形成枝晶，进而导致电池内部短路和安全隐患，降低电池循环寿命和可靠性。
二、改进策略1. 材料改进策略在锂电池的正负极材料方面，研究人员可以寻找具有更高电导率和更好低温性能的材料，例如，使用高能量密度的锂离子电池材料，如锂硫电池、锂空气电池，以提高电池在低温环境下的性能。
另外，可以改善负极材料结构和电解液配方，引入导电添加剂，增加材料的活性表面积和离子导电性，提高电池在低温下的放电能力和充电效率。
2. 设计改进策略在锂电池的设计方面，可以考虑增加电池的保温层，降低低温对电池性能的影响。
通过优化电池内部结构和导电路径，减少枝晶生长和短路等问题的发生。
此外，在电池管理系统中，可以引入温控系统来监测和控制电池的工作温度，保证电池在适宜的温度范围内运行，提高电池的循环寿命和可靠性。
3. 充电控制策略在低温环境下，通过调整充电电压和充电速率，减少锂电池充电过程中的枝晶生长和结构破坏。
采用低温恢复充电和暖机充电等策略，提高电池在低温环境中的充电效率和容量恢复。
同时，通过优化充电剖面和电池内电阻的匹配，提高电池在低温下的输出功率和充放电速率。
综上所述，锂电池在低温环境下的性能问题是制约其广泛应用的重要因素。
锂离子动力电池冷却技术研究进展
Sustainable Energy 可持续能源, 2016, 6(6), 122-129 Published Online December 2016 in Hans. /journal/se /10.12677/se.2016.66013文章引用: 郭江荣, 吴峰. 锂离子动力电池冷却技术研究进展[J]. 可持续能源, 2016, 6(6): 122-129.Research on Cooling Technology of Lithium-Ion Power BatteryJiangrong Guo, Feng WuMaritime College of Ningbo University, Ningbo ZhejiangReceived: Dec. 9th , 2016; accepted: Dec. 27th , 2016; published: Dec. 30th , 2016Copyright © 2016 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/AbstractLithium-ion power battery can be safe and efficient in 25˚C to 40˚C , which needs to be equipped with an efficient thermal management system to ensure its safe operation. Aiming at the heat dis-sipation characteristics of lithium-ion power battery, a comparative analysis including the advan-tages, disadvantages and applicable conditions of cooling by air, liquid and phase change material of lithium-ion battery was proposed. At last, the cooling technology of lithium-ion battery in the future was prospected. KeywordsLithium-Ion Power Battery, Cooling, Phase Change锂离子动力电池冷却技术研究进展郭江荣，吴 峰宁波大学海运学院，浙江 宁波收稿日期：2016年12月9日；录用日期：2016年12月27日；发布日期：2016年12月30日摘 要锂离子动力电池在25℃~40℃内可高效安全运行，这需要配备高效的热管理系统保证锂离子动力电池组郭江荣，吴峰的运行安全。
车用锂离子电池组液冷散热系统设计与优化
第45卷第1期包装工程2024年1月PACKAGING ENGINEERING·307·车用锂离子电池组液冷散热系统设计与优化刘岩1,2，肖纯1,2*，沈国鑫1，李锦1，张少睿1（1.武汉理工大学自动化学院，武汉430070；2.国家能源氢能及氨氢融合新能源技术重点实验室（佛山仙湖实验室），广东佛山528200）摘要：目的解决传统热管理系统中锂离子电池组在充放电过程中温度过高、温差过大等问题。
方法以液冷方式为主要手段，在传统蛇形冷却通道的基础上设计1种单流入单流出的微通道结构和2种双流入单流出的微通道结构，并采用新型高导热材料石墨烯薄膜作为散热辅助材料。
基于有限元仿真软件从电池组的最高温度、温差、温升和流体压力4个角度进行比较分析。
结果优化后电池组的最高温度由36.4 ℃降至36 ℃，温差由8.7 ℃降至3.9 ℃，电池组的散热能力及温度一致性得到提高。
结论双流入单流出结构优于单流入单流出结构，其中双波纹蛇形为最佳的液冷微通道结构，石墨烯薄膜的采用可进一步提高电池组的温度一致性。
关键词：锂离子电池组；液冷式；双波纹蛇形；石墨烯薄膜中图分类号：TM 911 文献标志码：A 文章编号：1001-3563(2024)01-0307-08DOI：10.19554/ki.1001-3563.2024.01.036Design and Optimization of Liquid Cooling System for Lithium-ionBattery Packs in VehiclesLIU Yan1,2, XIAO Chun1,2*, SHEN Guoxin1, LI Jin1, ZHANG Shaorui1(1. School of Automation, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China; 2. National Energy Key Laboratoryfor New Hydrogen-ammonia Energy Technologies (Foshan Xianhu Laboratory), Guangdong Foshan 528200, China)ABSTRACT: The work aims to solve the problems of high temperature and large temperature difference of lithium-ion battery pack in the traditional thermal management system during the charging and discharging process. The liquid cooling method was taken as the main means to design a single-inflow and single-outflow microchannel structure and two double-inflow and single-outflow microchannel structures on the basis of the traditional serpentine cooling channel, and a new type of high-thermal-conducting material, graphene film, was adopted as the auxiliary heat dissipation material. Based on the finite element simulation software, a comparative analysis was carried out from four perspectives: maximum temperature, temperature difference, temperature rise and fluid pressure of the battery pack. The maximum temperature of the optimized battery pack was reduced from 36.4 ℃ to 36 ℃, and the temperature difference was reduced from 8.7 ℃ to 3.9 ℃, which improved the heat dissipation capability and temperature consistency of the battery pack. The double-inflow and single-outflow structure is better than the single inflow-single outflow structure, in which the double corrugated serpentine is the optimal liquid-cooling microchannel structure, and the adoption of graphene film can further improve the temperature consistency of the battery pack.KEY WORDS: lithium-ion battery pack; liquid cooling; double corrugated serpentine; graphene film收稿日期：2023-06-16基金项目：先进能源科学与技术广东省实验室佛山分中心（佛山仙湖实验室）开放基金（XHD2020-003）·308·包装工程2024年1月锂离子电池凭借其开路电压高、能量密度大、自放电率低等优势，已成为电动汽车中最有前途的储能器件[1]。
动力电池液冷方案优化与冷却测试
时代汽车
动力电池液冷方案优化与冷却测试
胡仁德 聂永福 朱红 谢堃 曾祥兵 奇瑞新能源汽车股份有限公司 安徽省芜湖市 241000
摘 要：为了提高整车在高温区间内的动力及充电性能，确保电池的功率输出，需要在电池系统端进行必要的 冷却设计。本文在液冷嵌管式结构的基础上，分析了在不同冷却液的流量下电池模块温度随不同充放 电工况的变化，以优化冷却液流量输入的设计。并验证了优化后的流量在不同温度下的充放电过程中 的冷却效果，电池系统的冷却实验验证结果也表明该设计可以有效地保障电池系统的最高温度及温差 处于合适的范围内。
2 实验
2.1 实验对象 本实验的研究对象为纯电动汽车使用的 高比能量的三元动力电池系统。 2.2 实验设备 120 KW 一 体 式 直 流 充 电 桩（TCDZ-
DC-0.7/120）、 步 入 式 高 低 温 湿 热 试 验 箱、 充 放 电 设 备（EVT250-500-60 KW IGBT）。
关键词：锂离子电池；高温冷却；嵌管结构；温度变化
1 引言
电动汽车因其存在续航里程的短板，使 其在与传统乘用车竞争中明显处于劣势。因 此，如何在有效控制成本的前提下，提升续 航里程显得尤其重要。高镍三元正极材料也 正因其高的能量密度，正逐渐投入到乘用车 应用领域。但因其高镍三元材料在高温环境 和长循环过程中的结构变化及产气问题，会 带来电池系统的循环性能衰减及安全隐患。 此外，极端的高温环境下也限制了锂离子动 力电池的能量的利用及充放电功率的发挥， 进而影响整车性能 [1]。综合考虑到高温影响、 长期循环可靠性、电池性能的发挥等因素， 电池系统增设合理的液冷系统可以适合高性 能、长续航的整车需求 [2]。因此，本文基于集 成嵌管式液冷结构，进行了不同冷却液流量 下的温升研究，并根据实验结果制定一种冷 却策略，以保证电池系统工作在适当温度范 围，确保整车的安全及动力性能。
动力电池冷却系统的设计与优化
动力电池冷却系统的设计与优化随着电动汽车的发展，动力电池冷却系统的设计与优化变得越发重要。
冷却系统的性能直接影响电池组的寿命、性能和安全性。
本文将探讨动力电池冷却系统的设计原理、优化方法以及未来趋势。
一、动力电池冷却系统的设计原理动力电池冷却系统的设计原理包括热传导、热对流和热辐射三个方面。
热传导是指通过散热片、散热管等传导热量；热对流是通过液冷或风冷来带走热量；热辐射则是通过辐射传热来降低电池温度。
综合利用这些原理可以提高冷却效果和效率。
二、动力电池冷却系统的优化方法1. 液冷与风冷结合的设计动力电池冷却系统可以使用液冷或风冷，但将两者结合应用更为理想。
液冷系统能够在高温环境下保持稳定的温度，而风冷系统则能更好地控制低温环境。
通过结合液冷与风冷系统，可以达到更高效的冷却效果，并且能够适应多种工作环境。
2. 优化冷却介质的选择冷却介质的选择对系统的冷却效果也有直接影响。
常见的冷却介质包括水、冷却剂和空气等。
水的导热性能较好，但在极端温度下可能出现冻结的问题；冷却剂可以提高冷却效果，但要考虑其对环境的影响；而空气冷却则无需额外的冷却介质，但在高温环境下冷却效果相对较差。
因此，根据实际需求选择合适的冷却介质对系统进行优化设计。
3. 热管理系统的设计热管理系统对于动力电池冷却系统的优化至关重要。
通过合理布置散热片和散热管以及增加加热装置，可以提高冷却系统的整体效率。
并且，在设计过程中应充分考虑冷却系统的紧凑性和散热面积的最大化，以提高系统的散热效果。
三、未来趋势未来动力电池冷却系统的设计与优化将注重以下几个方向：1. 高效冷却系统的研究随着电动汽车市场的快速增长，对高效冷却系统的需求也越来越迫切。
未来的冷却系统设计将更注重提高冷却效果和效率，减少能源消耗和排放。
2. 系统智能化与自动化未来冷却系统将趋向智能化与自动化，通过传感器、控制器和算法的应用，实现对冷却系统的实时监测和控制。
这将提高动力电池系统的安全性和稳定性。
电池冷却方案优化
电池冷却方案优化电池冷却方案优化电池冷却是确保电池在使用过程中能够保持正常工作温度的重要环节。
而对电池冷却方案进行优化可以进一步提高电池的效能和寿命。
下面将用逐步思考的方式来探讨如何优化电池冷却方案。
第一步，了解电池的工作温度范围和理想工作温度。
不同类型的电池在工作时会有不同的理想温度范围，超出这个范围会导致电池性能下降甚至损坏。
因此，我们需要明确电池的温度要求，以便针对性地进行优化。
第二步，评估现有的电池冷却方案。
我们需要了解当前电池冷却方案的效果和存在的问题。
这可以通过实际测量电池温度以及收集用户反馈等方式来进行评估。
只有了解现有方案的局限性，我们才能有针对性地进行优化。
第三步，优化散热系统。
电池冷却的基本原理是通过散热系统将电池产生的热量散发到外界。
因此，我们可以考虑修改散热系统的设计，以提高散热效率。
例如，增加散热片的面积或采用更好的导热材料等。
第四步，改进冷却风道。
冷却风道是电池冷却的关键部分，它负责将冷却空气导向电池表面，以吸收热量并将其带走。
我们可以通过优化冷却风道的设计来改善冷却效果。
例如，增加冷却风道的长度或改变其形状等。
第五步，采用主动冷却技术。
传统的电池冷却方案通常是依靠被动散热来实现，但这种方式在高温环境下效果有限。
因此，我们可以考虑引入主动冷却技术，如风扇或热管等，来提高冷却效率。
第六步，控制系统温度。
除了优化冷却方案外，我们还可以通过控制系统温度来改善电池的工作环境。
这可以通过增加温度传感器和控制系统来实现。
一旦系统温度超过设定阈值，控制系统可以自动采取措施，如降低电池功率输出或增加散热风扇转速等。
综上所述，优化电池冷却方案可以提高电池的效能和寿命。
通过了解电池的理想工作温度范围，评估现有方案的效果，改进散热系统和冷却风道，采用主动冷却技术以及控制系统温度，我们可以设计出更好的电池冷却方案，从而提高电池的性能和可靠性。