仿生翅片集成弹簧导流液冷板的优化设计及电池热管理性能研究

《Scientific Reports》：Thermal management characteristics of lithium-ion batteries based on spring baffle design

　　

摘要

针对传统平行流道液冷板在高强度运行工况下电池模组温度升高及温度均匀性较差的问题，本研究提出了一种集成弹簧导流的仿生翅片液冷板。通过数值模拟，对所提出的液冷板与传统平行流道设计之间的性能差异进行了比较。系统研究了弹簧导流三个入口间隙（H₁、H₂和H₃）对冷却性能的影响，并通过正交实验确定了最优参数。结果表明，入口间隙对冷却性能的影响顺序为：H₃ > H₁ > H₂。在最优化配置（工况5-2：H₁ \(= 2.5\,\textrm{mm}\)，H₁ \(= 5.0\,\textrm{mm}\)，H₃ \(= 7.5\,\textrm{mm}\)）下，与传统系统相比取得了显著改善。具体而言，最高温度降低了\(2.312\,^{\circ }\textrm{C}\)（\(8.027\%\)），最大温差减小了\(2.055\,^{\circ }\textrm{C}\)（\(77.811\%\)），而压降略有增加，上升了\(6.081\,\textrm{Pa}\)（\(2.183\%\)）。这些结果表明，所提出的设计在保持相对较低的流体力学代价的同时，有效提升了热性能，为电池热管理应用提供了一种有前景的解决方案。