Numerical study on heat dissipation and structure optimization of battery immersed liquid cooling

田佳敏1, duanql@ustc.edu.cn2
1中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室
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发布日期 2024

锂离子电池的安全长寿命运行离不开高效的热管理系统,其中浸没式液冷热管理系统的散热功率较大同时能实现电池组较高的温度一致性,是目前极具发展潜力的热管理方式。本研究利用COMSOL Multiphysics软件中的固体与流体传热模块和电池中的集总电池模块,并结合非等温流动和电化学热两个热多物理场,建立了浸没式液冷热管理系统的仿真模型,综合比较了三种浸没式液冷方式的散热能力,进一步通过COMSOL中的参数化扫描等功能研究探究了出入口位置、电池间距、冷却液热特性对浸没式液冷散热特性的影响。结果分析中采用了COMSOL丰富的后处理功能,结合三维温度场分布及流场分布结果及温度探针结果进行分析。结果显示:静态式液冷、复合式液冷和强迫液冷电池模组的最高温度分别相较于自然对流条件分别降低了4.23%、5.70%、13.29%。强迫液冷对入口流速和入口温度的敏感性高,说明可以通过适当的温控策略调控散热能力。UTTB的出入口方式有利于电池极耳散热和表面散热。另外,提高冷却液的热特性能有效提高FFIC方式整体的散热能力,但是考虑到实际上同时实现冷却液的安全性和热特性比较困难,结合控制入口流速和入口温度等主动控制方式会是更经济可行的方式。