电动汽车电池包直冷板仿真

近年来，电动汽车作为一种环保、高效的交通工具，受到越来越多消费者的关注和青睐。然而，电动汽车的高能量密度和高功率输出也带来了许多热管理方面的挑战。其中，电动汽车电池组的热管理是影响电池性能和寿命的关键因素之一。传统的电动汽车电池热管理系统通常采用液冷方式，但液冷系统有着传热速率低，能效比低，复杂度高等缺点。为了克服传统液冷系统的局限性，直冷式热管理系统被提出并得到了广泛关注。本文以电动汽车电池包直冷板为研究对象，搭建直冷板1:1三维CAD模型。介绍了建立气液两相流传质模型的具体流程以及参数设置。对比不同传质系数下，细管的表面温度和内部气相率的变化。对冷板在单面加热实验条件下的表面温度，内部气相率以及内部压力进行仿真分析。结果表明，该模型具有较高的仿真精度，与实验数据高度吻合，表面温度误差在7.8%以内。本文为整车大尺寸直冷板的建模与仿真提供一定的理论指导。

随着全球环境意识的增强和对气候变化的关注，电动汽车作为一种清洁、低碳的交通工具，正逐渐成为汽车行业的主流趋势[1]。电动汽车的电池组在工作过程中会产生大量的热量，如果不能有效地管理和控制这些热量，将会严重影响电池的性能、寿命和安全性[2] [3]。

传统的电动汽车电池热管理系统通常采用液冷方式，即通过循环泵将冷却剂引入电池组，通过冷却剂吸收电池产生的热量， 并将热量带走[4]。

然而， 由于冷却液自身物理属性导致其传热速率较低。

其次， 冷却液需要首先经过板式换热器(chiller)换热来降低或升高温度，然后再通过水冷板与电池交换热量，导致其换热热阻大， 导热路径长， 不可避免地导致系统的能量耗散， 换热效率降低。

液冷方式布置管道多， 结构复杂，给电池的可靠性和维护带来了一定的挑战[5] [6]。

直冷式热管理系统通过直接将冷媒引入电池组直冷板进行冷却，从而简化了热管理系统结构[7]。低温冷媒直接与电池包通过铝制冷板传热，大大提高了换热速率，降低了换热内阻，提高了电动汽车的能量利用率[8]。

韩国大学Seong Ho Hong 等人基于实车工况下的全尺寸实验，将两相制冷剂冷却的热性能与相同外形尺寸的传统液体冷却进行了比较，与液冷系统相比，直冷系统多出16.1%的电池容量，降低了15.0%的内阻[9]。上海交通大学聂磊等人采用蜂窝型单面吹胀铝板作为电池冷板，在6 kW 的发热量下，电池冷板表面平均温度可控制在15℃~20℃区间，温差小于4℃，且系统COP 稳定在2.8 以上[10]；中国科学