【原创】基于液体介质的锂离子动力电池热管理系统实验分析

创新点及解决的问题

锂离子电池其各方面性能与循环寿命受电池自身温度与电池组内部温度均匀性的影响较大，运用动力电池热管理技术，可以将电池工作温度控制在合适的范围内，并减小电池组内部不同单体电池之间的局部温差，对于延长电池循环寿命，提升电动汽车整车性能，提高电池包和整车安全性，推动电动汽车的发展与应用，都具有十分重要的意义。

本文以纯电动汽车用锂离子电池组为研究对象，通过搭建实验平台，探究以液体为介质的热管理系统对电池组散热效果的影响，研究在不同环境温度下热管理系统参数对电池组内部最大温升及最大的影响；并针对探测点无法测得电池内部温度的缺陷，运用仿真模拟的方法，建立了电池组热效应模型，发现了电池组在放电截止后内部温度分布的情况，为电池组热管理系统的设计与优化提供了一定的参考意义。

重点内容导读

（1）对电池组在无液冷自然散热条件下，恒倍率充放电过程的温升进行了测试，发现电池组温度上升快，25℃时最大温度达到了47℃，不满足锂离子动力电池工作温度范围，需要进行额外冷却；

（2）启用液冷热管理系统，在相同条件下与自然散热作对比，电池组最大温升降低了6℃，效果明显。将环境温度升高至35℃，调整冷却液温度为25℃和20℃，探究电池组热管理系统在不同环境温度，不同冷却液温度下的实际应用效果，研究发现冷却液温度降低可以进一步降低电池组最高温度，但效果不明显，反而会加大能耗；环境温度为35℃时，同一冷却液流量和温度下，电池最高温度随冷却液温度降低的变化趋势与25℃时大致一致。

（3）对不同环境温度，不同冷却液温度下电池组内部最大温差的变化进行了研究，结果表明开启液冷系统后电池组温差增大，且随着冷却液温度的降低和环境温度的升高温差进一步增大；同时根据探测点位置发现，电池正极温度明显高于其他部位。

（4）采用数值模拟的方法，对环境温度25℃，冷却液温度25℃，冷却液流量3L/min，电池组1C恒流放电工况下锂离子动力电池组热效应进行了仿真分析，并研究电池内部温度堆积的位置及原因。发现该动力电池组中并联模块更多的模组温度相对较高，极耳处温度高于模组其他部位，底部放置液冷板会引起模组上下表面温差大的现象，并且模组底部与液冷板接触不充分。

结 论

（1）电池底部加液冷板导热较好，能有效降低电池温度，且环境温度越高，电池最高温度的降幅越大；

（2）降低冷却液温度，电池最高温度随之下降，但降低冷却液温度达到一定值后，其对电池散热的影响相对减弱，进一步降低冷却液温度对电池传热性能影响不明显，且冷却液入口温度越低，成组电池间的温度一致性和电池表面的温度均匀性均下降。

（3）电池底部加液冷板，冷却液进出口前后电池模组有一定温差，同时模组上下表面电池温差增大明显。且随着环境温度的上升和冷却液温度的降低，温差进一步增大。

引用本文

郑海, 续彦芳, 刘汉涛, 陈凯, 桂文龙. 基于液体介质的锂离子动力电池热管理系统实验分析[J]. 储能科学与技术, 2020, 9(3): 885-891.

Hai ZHENG, Yanfang XU, Hantao LIU, Kai CHEN, Wenlong GUI. Experimental analysis of thermal management system of lithium ion power battery based on liquid medium[J]. Energy Storage Science and Technology, 2020, 9(3): 885-891.

团队介绍

第一作者

   第一作者简介：郑海(1994-)，男，动力工程硕士研究生在读，研究方向：动力电池热管理，E-mail：[e-mail]。通讯联系人：续彦芳(1968-)，副教授，研究方向为新能源利用。E-mail：[e-mail]。

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