PACK制造工艺系列：储能电池包热管理仿真与液冷板流道优化——案例分析
对于储能电池来说，其服役周期往往高达15年，甚至20年。如果热管理系统失效，温度失控就像是一颗潜伏的炸弹。液冷板作为电池包热管理系统最关键的部件，其流道，流速和流阻的设计至关重要。
本文结合某项目1P72S储能电池包，分析其热管理系统和液冷板流道设计、仿真和优化。
本文约1800字，10张图片
阅读预计3-4分钟~
01 电池包基本信息
（1）环境信息
冷却方式：液冷
冷却介质：纯水+50%乙二醇溶液
入口温度： 18℃
进水流量： 8L/min
导热硅胶厚度：0.5mm
（2）导热硅胶性能参数
比热容：0.9~1.1（kJ/（kg·K））
内部导热率X方向（宽度）：20~21W/m·K
内部导热率Y方向（厚度）：2~3W/m·K
内部导热率Z方向（高度）：20~21W/m·K
0.5C发热功率：12.5W
单pack电芯数量：72S
单pack发热总功率：900W
（3）导热硅胶固化前后的性能
未固化的导热胶的导热性能主要由基体树脂和导热填料决定，固化后导热系数会升高。
固化后的导热胶应该具有合适的弹性模量：
弹性模量过高，在电池包受到机械冲击或振动时，可能会传递较大的应力给电芯，导致电芯受损；
弹性模量过低，则可能无法提供足够的机械支撑，影响电池包的结构稳定性。
另外，固化后的导热胶应该具有良好的耐热性，这决定了电池包在不同温度环境下的工作稳定性和寿命。
02 模型简化
本文电池包为液冷电池包，由72个280Ah的储能电芯和一个液冷板组成。电池包内电芯为主要发热源，因此模型简化为液冷板和电芯，去除其他结构件。
液冷板尺寸为：长为1570mm，宽为960mm，高为42mm，内部设有24条流道。左边为进水口，右边为出水口，电芯与冷板之间为0.5mm厚度的导热胶。
03 进水8L/min工况下仿真结果
电芯温度分布18.38-28.77℃，其中，温度最高电芯的温度分布区间为21.46-26.37℃，温度最低电芯的温度分布区间为18.76-26.37℃。
液冷板剖面温度分布：
流阻约为14KPa，液冷板压力剖面如下图
液冷板速度剖面如下图：
结论：
本方案中，整体温度在18.38-28.77℃之间，最高与最低温电芯温差2.4℃，液冷板整体温度在18.00-21.99℃之间，均温性尚需优化，出现多处高温区域。
对照液冷板压力与速度剖面图可知，液冷板高温区域主要分布在压力、速度较低区域。结合电芯的布置位置，可见液冷板的宽度裕量较大，建议封堵液冷板最外侧两条流道，或适当缩小液冷板宽度来实现更好的散热效果。
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原文标题 : PACK制造工艺系列：储能电池包热管理仿真与液冷板流道优化——案例分析
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