基于离子风与压力驱动混合技术的电池热管理系统创新研究

本文提出了一种新型混合压力驱动离子风电池热管理系统(BTMS)，通过整合电液动力学(EHD)离子风与传统空气冷却技术，显著提升了高放电率下电池组的热传递效率和温度均匀性。研究显示中下游布置电极可使温差(ΔTmax)降至2°C，总功耗降低38%-70%，为电动汽车电池热管理提供了高效节能解决方案。

　　

亮点

本研究创新性地将电液动力学(EHD)离子风与传统压力驱动空气冷却技术相结合，开发出高性能混合电池热管理系统(BTMS)。通过优化电极布置位置和雷诺数(Re)调控，实现了电池组温度均匀性和冷却效率的突破性提升。

电池组设计细节

如图1所示，采用18650锂离子电池的直线排列结构，横向纵向间距均为26mm。1mm厚的连接鳍片和特定电极布置构成了混合冷却系统的核心框架，为离子风与强制对流的协同作用提供理想载体。

模拟细节

采用k-ε湍流模型准确模拟离子风引起的二次流和边界层扰动。通过耦合电场-流场-温度场的多物理场仿真，揭示了电极配置对热传递增强的机理，为实验设计提供理论支撑。

结果与讨论

• 中下游电极布置使电池表面温差(ΔT_max)从12°C降至2°C

• 交错式电极布局在Re=3398和5663时分别降低总功耗52%和70%

• 离子风显著破坏热边界层，在电池表面形成局部高速区提升换热

结论

本研究证实EHD增强型混合冷却系统可在8C以上高放电率(13.2W发热量)下维持电池安全温度。通过优化电极位置和雷诺数组合，同时解决了温度均匀性和能耗两大关键技术难题，为下一代电动汽车BTMS设计提供了新范式。