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方形电池模组对称蛇形流道液冷板热特性研究

章正哲 张恒运 张健胜 赵灿

章正哲, 张恒运, 张健胜, 赵灿. 方形电池模组对称蛇形流道液冷板热特性研究[J]. 上海工程技术大学学报, 2025, 39(4): 471-476. doi: 10.12299/jsues.24-0204
引用本文: 章正哲, 张恒运, 张健胜, 赵灿. 方形电池模组对称蛇形流道液冷板热特性研究[J]. 上海工程技术大学学报, 2025, 39(4): 471-476. doi: 10.12299/jsues.24-0204
ZHANG Zhengzhe, ZHANG Hengyun, ZHANG Jiansheng, ZHAO Can. Study on thermal characteristics of symmetric serpentine flow channel liquid cooling plate for prismatic battery module[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2025, 39(4): 471-476. doi: 10.12299/jsues.24-0204
Citation: ZHANG Zhengzhe, ZHANG Hengyun, ZHANG Jiansheng, ZHAO Can. Study on thermal characteristics of symmetric serpentine flow channel liquid cooling plate for prismatic battery module[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2025, 39(4): 471-476. doi: 10.12299/jsues.24-0204

方形电池模组对称蛇形流道液冷板热特性研究

doi: 10.12299/jsues.24-0204
基金项目: 国家自然科学基金(51876113);上海市自然科学基金(21ZR1426300)
详细信息
    作者简介:

    章正哲(1997 − ),男,硕士生,研究方向为动力电池热管理。E-mail:454379952@qq.com

    通讯作者:

    张恒运(1972 − ),男,教授,博士,研究方向为动力电池热管理。E-mail:zhanghengyun@sues.edu.cn

  • 中图分类号: TG456

Study on thermal characteristics of symmetric serpentine flow channel liquid cooling plate for prismatic battery module

  • 摘要: 提出一种新型对称蛇形流道结构用于电池模组的热管理。采用数值模拟方法研究1 × 6串联方形电池模组底部散热性能,并与直流道液冷板换热性能对比。通过调整对称蛇形流道的结构参数(如流道数量、支流道宽度及二次流结构),研究其换热效果。结果表明,增加流道数量可提升散热性能,但导致进出口压降显著增大;增大支流道宽度能有效改善散热性能。其中,缩短型二次流结构散热性能最佳。当采用5流道、支流道宽度24 mm的缩短型二次流结构时,最大温差和压降分别下降23.84%和59.02%,均温性能和压差均优于直流道液冷板。
  • 图  1  对称蛇形流道液冷板电池模组示意图

    Figure  1.  Schematic of symmetric serpentine flow channel liquid cooling plate for battery module

    图  2  网格无关性验证

    Figure  2.  Grid independence verification

    图  3  实验测试系统

    Figure  3.  Experimental testing system

    图  4  电池模组平均温度实验与仿真结果对比

    Figure  4.  Comparison of experimental and simulation results for average temperature of battery module

    图  5  不同冷却剂流道结构图

    Figure  5.  Diagrams of different coolant flow channel structures

    图  6  不同结构电池模组表面温度分布云图和冷却性能比较图

    Figure  6.  Comparison diagram of surface temperature distribution and cooling performance of battery modules with different structures

    图  7  不同支流道宽度、二次流结构优化效果对比图

    Figure  7.  Different sub-channel widths and comparison chart of secondary flow structure optimization effects

    表  1  液冷板中各结构参数

    Table  1.   Structural parameters of liquid cooling plate

    参数 大小/mm
    长度 × 宽度 × 高度(lc × wc × δc) 213 mm× 168 mm× 10 mm
    进口段长度(lin) 137
    出口段长度(lout) 20
    进口段宽度和出口段宽度(win,wout) 12,12
    流道高度(δcd) 6
    支流道宽度(wpc) 18,21,24
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    表  2  不同材料热物性参数

    Table  2.   Thermal properties parameters of different materials

    部件材料 密度/
    (kg·m−3)
    比热容/
    (J·(kg·K)−1)
    导热系数/
    (W·(m·K)−1)
    黏度/
    (kg·(m·s)−1)
    997 4178 0.6 0.000 902
    液冷板 2 719 871 202.4
    电池 2 300 1 072 kbx= 1.5,
    kby=kbz=18.5
    导热垫 3 430 1 500 6.0
    亚克力板 1 000 1 200 0.2
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    表  3  三元方形锂离子电池物性参数表

    Table  3.   Physical property parameters of ternary lithium-ion battery

    关键指标 参数
    额定容量/Ah 50
    额定电压/V 3.7
    充电截止电压/V 4.2
    放电截止电压/V 2.5
    最大充电电流/A 50
    最大放电电流/A 100
    充电工作环境温度/℃ 0 ~ 45
    放电工作环境温度/℃ −20 ~ 50
    内阻/mΩ ≤0.8
    电池质量/ kg 0.85
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-07-16
  • 网络出版日期:  2026-02-02
  • 刊出日期:  2025-12-01

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