基于双通道并行串联式液冷板下锂电池温升特性数值分析

作     者：刘顺新 许令平 张建兴 曾光 李昊阳 

作者机构：郑州航空工业管理学院机械工程学院 许昌云能魔方储能技术有限公司 

出 版 物：《储能科学与技术》 (Energy Storage Science and Technology)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：河南省科技攻关项目(No.222102240017,232102241030) 郑州航院研究生教育创新计划基金项目(No.2024CX85) 郑州航院学科基础创新能力提升专项项目(No.XKZX24056) 

主　　题：锂电池 液冷板 液冷系统 液冷结构 散热性能 

摘      要：在锂电池储能系统的散热方式中，液冷散热系统具有明显优势，但不同的液冷板、不同的液冷结构形式，对液冷散热系统性能有着显著的影响。为解决锂电池的热安全问题，借助ANSYS FLUENT对容量为280 Ah的锂离子电池进行数值分析，构建起基于Bernardi生热率、流体动量守恒方程和能量守恒方程的锂电池三维瞬态生热模型，模拟锂电池组高倍率工作状态下温度场的变化，研究在该状态下一种双通道并行串联式液冷板的三种不同连接方式的降温效果，分析冷却液流速、冷却液初始温度以及液冷板流道高度对锂电池组降温效果的影响，获得该液冷板的最优降温方案。结果表明：在三种连接方案中，第三种正反交替式连接方案锂电池组散热性能最佳，且使得电池组受热更均匀；基于第三种连接方案，增加冷却液流速，锂电池组的最高温度随着冷却液流速的增加，由开始阶段的快速下降转变为缓慢下降；降低冷却液进口温度，锂电池组最高温度明显下降；分析对比不同高度的冷却液流道，适当增加流道高度能有效提升液冷系统散热性能。基于本研究，在该液冷板结构作用下，适当增加冷却液流速、降低冷却液进口温度、增加液冷板流道高度能得到在该液冷板结构下的最佳降温方案。