蜘蛛网流道冷板冷却液对向流锂离子电池散热分析

锂离子电池工作温度过高或温差过大将导致其容量降低和寿命缩短。为了降低其工作温度及温差,设计了一款蜘蛛网流道冷板,采用数值方法对其冷却液对向流锂离子电池散热进行了计算。比较了蜘蛛网流道冷板冷却液对向流与同向流锂离子电池的散热情况,分析了冷却液流量以及冷板内流道夹角、槽深、壁厚对电池散热的影响。结果表明:与冷却液同向流电池相比,冷却液对向流电池最高温度、温差都降低,电池温度分布更加均匀。在0.02~0.06 kg/s区间,随着冷却液流量增大,电池最高温度和温差快速降低,而冷却液压降缓慢增大;当冷却液流量大于0.06 kg/s时,随着冷却液流量增大,电池最高温度和温差缓慢降低,而冷却液压降快速增大。增大流道夹角可使流道在冷板内分布更加均匀,提高冷板散热能力。当冷却液质量流量恒定时,增大流道槽深可使冷却液压降显著减小,但会引起电池最高温度和温差略微升高。随着流道壁厚增大,电池最高温度和温差均呈下降趋势。蜘蛛网流道冷板在流道夹角80°、槽深1 mm、壁厚2 mm、冷却液流量0.06 kg/s对向流冷却条件下,可使锂离子电池3C放电最高温度和温差降至31.02℃和4.54℃。

蜘蛛网流道扰流元设计及其对锂离子电池散热影响

为降低电池组工作温度和温差,在蜘蛛网流道内对扰流元结构进行设计,采用数值模拟方法对其冷却锂离子电池散热进行计算。对蜘蛛网流道内扰流元垂直排列和交错排列锂离子电池散热进行对比,分析扰流元直径、高度、间距和流量等参数对电池冷却散热的影响。结果表明:扰流元交错排列比垂直排列冷却电池最高温度和温差明显减小,电池模组温度分布更加均匀;扰流元直径增至6 mm,电池最高温度和温差最低,冷却液压降仅小幅增大;扰流元高度从0.5 mm增至2 mm,电池最高温度和温差呈浅“V”形变化,冷却液压降增幅较小;扰流元间距从6 mm增至15 mm,电池最高温度和温差微小增大,冷却液压降显著降低,设置扰流元流道在流量0.04 kg/s时即可满足电池冷却散热要求;合理设置扰流元结构参数,可使电池最高温度和温差降至30.64℃和3.62℃,冷却液压降为1 778.23 Pa。