中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：PACK內(nèi)的溫度環(huán)境對(duì)電芯的可靠性、壽命以及性能都有很大的影響，因此，使PACK內(nèi)溫度維持的一定的溫度范圍區(qū)間內(nèi)就顯示尤其重要。這主要是通過(guò)冷卻與加熱來(lái)實(shí)現(xiàn)，以下我們將從冷卻/加熱介質(zhì)的流動(dòng)方式，風(fēng)冷、液冷、相變材料、熱管等熱管理方式對(duì)PACK的熱管理系統(tǒng)進(jìn)行介紹。
冷卻介質(zhì)在電池組內(nèi)的流通方式主要有串行和并行兩種方式。
串行行流通時(shí)，冷卻介質(zhì)與電池進(jìn)行熱交換，不斷被加熱，使得工質(zhì)入口側(cè)區(qū)域電池的冷卻效果優(yōu)于出口側(cè)，電池組內(nèi)的溫差較大;并行流通時(shí)，冷卻介質(zhì)從電池組底部流入上部流出，電池組各流道之間冷卻介質(zhì)流量相等，電池組的溫度一致性較好。
表1.兩種流通方式比較
冷卻介質(zhì)進(jìn)出口的設(shè)置對(duì)電池組的冷卻效果有較大的影響
對(duì)于串行通風(fēng)的圓柱形電池組， 冷卻介質(zhì)流速較低時(shí)，相鄰兩排電池進(jìn)出口設(shè)置相反， 兩側(cè)冷卻介質(zhì)呈逆流狀態(tài)，可提高電池組溫度場(chǎng)的一致性， 但效果并不顯著; 流速較高時(shí)， 整個(gè)電池組應(yīng)采用相同的冷卻介質(zhì)流向
對(duì)于并行通風(fēng)的方形電池， 根據(jù)進(jìn)出口的位置和冷卻介質(zhì)的流動(dòng)軌跡，電池組結(jié)構(gòu)可以大致分為三種: U 型 Z 型和 T 型。
表2. 三種結(jié)構(gòu)的水冷效果
U 型進(jìn)出口設(shè)置: 壓降小，能耗小; 但進(jìn)出口近端電池的冷卻效果好，遠(yuǎn)端效果差，電池組溫度的一致性差。
Z 型進(jìn)出口設(shè)置: 電池組內(nèi)各個(gè)流道壓力、介質(zhì)流速比較均衡，電池組溫度一致性較好，最高溫度明顯下降。
相對(duì)于常規(guī)U 型和Z 型進(jìn)出口設(shè)置，用一進(jìn)口二出口( 中間底部設(shè)置一個(gè)進(jìn)口、頂部左右兩側(cè)分別設(shè)置一個(gè)出口) 的T 型進(jìn)出口設(shè)置時(shí)，泵的功耗、電池最高溫度都更低，電池組溫度的一致性也得到了提高。
順列排布時(shí)， 冷卻介質(zhì)的流動(dòng)阻力較小，散熱效果一般;錯(cuò)列排布時(shí)，冷卻介質(zhì)的擾動(dòng)增強(qiáng)，換熱系數(shù)和能耗都有所增加電池單體的橫向間距增加時(shí)，溫升變大，溫度的一致性提高，風(fēng)機(jī)能耗下降; 縱向間距增加時(shí)，順列排布的電池組溫升減小，錯(cuò)列排布的電池組溫升增大圓柱形電池采用順列排布時(shí)，電池直徑增大，最佳的間距/直徑比相應(yīng)減小方形電池成組時(shí)，單體電池的間距是重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)，對(duì)電池組溫度分布有較大的影響。(未完待續(xù))
參考文獻(xiàn)：
1、鋰離子電池組熱管理系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
2、A review of power battery thermal energy management
