動力電池組復合冷卻系統優化及實驗研究

吳學紅，郎旭鋒，呂 財，高 磊，劉 勇

（鄭州輕工業大學 能源與動力工程學院，河南 鄭州 450000）

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動力電池技術是電動汽車的關鍵技術。動力電池組在高電流下快速充放電時會產生大量熱量，可能導致溫度過高和溫度不均勻，嚴重影響電池的性能和安全性。按照冷卻介質分類，電池組冷卻分為空氣冷卻、液體冷卻、熱管冷卻和相變材料冷卻等[1]。目前，單一冷卻方式難以滿足電池組散熱的需求，而復合冷卻方式能綜合單一冷卻方式的優點，是動力電池技術的研究熱點[2]，[3]。

液體冷卻利用冷液流動可快速控制電池溫度，但其冷板與圓柱形電池貼合效果差，泵的功耗大。相變冷卻方式結構簡單，可隨著電池形狀而變化，貼合效果好，但須攜帶足量的相變材料。若相變材料完全融化時，液態變為固態的時間長，循環效果差。

基于液體冷卻和相變冷卻方式特點的復合冷卻系統，利用相變材料的相變溫度范圍小、貼合效果好等優點，在控制電池最高溫度的同時，使電池溫度更均勻；利用冷板快速散熱的特點，將電池產生的熱量迅速散失到環境中。當相變材料完全融化后能迅速冷卻為固態。

Ling采用相變冷卻與空氣冷卻結合的復合熱管理系統，提出了解決鋰離子電池過熱問題的有效方案[4]。研究結果表明，相變材料的熱物理性質決定了電池組的最高溫升和溫度均勻性；強制空氣對流對相變材料蓄熱能力的恢復起著至關重要的作用。Rao設計了相變材料與微通道冷板結合的冷卻方式，研究發現PCM的導熱系數和相變溫度對其液體體積分數有很大的影響，通道數為8的電池組散熱效果最佳[5]。……