固定支架与冷板结合的新型冷板设计研究
一、引言
近年来，电动汽车及电化学储能产业快速发展，锂离子电池因其高能量容量、低自放电率、无记忆效应等优点，被广泛用作电动汽车动力源及电化学储能站的电池堆。锂离子电池在充放电过程中的温度问题对其性能及安全性有着重要影响。本文将固定支架与冷板结合，设计了一种新型冷板，以降低锂离子电池的最高温度，减小电池组组内最大温差。
二、研究过程
1.一体化冷板设计
锂离子电池在充放电过程中，其正负极区域的量远大于其他区域。针对此特点，我们设计了一种固定支架与冷板结合的一体化冷板。该冷板将锂离子电池正负极量较大区域包裹在内，可以有效降低锂离子电池的最高温度。
为了简化模型提高计算效率，我们取部分电芯阵列进行数值计算。一体化冷板中间区域为铝板，铝板内有蛇形液体流道。流道上、下沿与电池冷却固定孔底面相隔一定厚度的实心铝板，电池单体不与流道直接接触。
2.数值模型建立
数值模型的控制方程包括流体控制方程、热物性参数设定以及模拟条件设定。其中，流体控制方程主要包括连续性方程和动量方程。热物性参数包括锂离子电池单体及冷却液的热物性参数。
在模拟条件设定中，我们设定流道表面为流固耦合界面，采用无滑移壁面设定。我们还设定了冷却液进口温度、环境温度、压力出口条件、时间步长等参数。
3.网格无关性验证与模型验证
在数值模拟计算中，我们进行了网格无关性验证，以确定在此工况下最佳的网格数量。我们还对电芯量的准确性进行了验证，通过与实验数据的对比，证明了我们所用热模型的准确性。
三、结果与分析
我们通过数值模拟方法，探究了一体化液冷板流量、环境温度及冷却固定孔孔深对锂离子电池冷却效果的影响。结果表明，在一定范围内，随着冷却液流量的增大，液冷板的冷却效果明显提高，但液冷板进出口压损也快速增大。我们还发现，随着一体化液冷板流量的增大，锂离子电池组的最高温度、最低温度及最大温差均逐渐降低，但泵功的增大远大于冷却性能的提高。在实际应用中，需要综合考虑泵功与冷却性能。我们还发现，环境温度对锂离子电池的冷却效果影响较小，但在较高环境温度下，锂离子电池组最大温差会出现明显增大。冷却固定孔孔深的增大也会带来冷却系统重量的增大，但冷却性能的增加幅度较小。
本文研究了固定支架与冷板结合的新型冷板对锂离子电池的冷却效果。结果表明，该新型冷板可以有效降低锂离子电池的最高温度和最大温差。在实际应用中，需要综合考虑冷却液流量、环境温度、冷却固定孔孔深等因素对冷却效果的影响。本文建议在保证锂离子电池温度前提下，优先使用冷却固定孔孔深7mm、流量30ml/min的一体化液冷板。
五、参考文献
（参考文献同上）
