【干货】PACK热管理系统研究：冷却介质的串行与并行流通方式（一）

PACK内的温度环境对电芯的可靠性、寿命以及性能都有很大的影响，因此，使PACK内温度维持的一定的温度范围区间内就显示尤其重要。这主要是通过冷却与加热来实现，以下我们将从冷却/加热介质的流动方式，风冷、液冷、相变材料、热管等热管理方式对PACK的热管理系统进行介绍。

冷却介质在电池组内的流通方式主要有串行和并行两种方式。

串行行流通时，冷却介质与电池进行热交换，不断被加热，使得工质入口侧区域电池的冷却效果优于出口侧，电池组内的温差较大；并行流通时，冷却介质从电池组底部流入上部流出，电池组各流道之间冷却介质流量相等，电池组的温度一致性较好。

表1.两种流通方式比较

冷却介质进出口的设置对电池组的冷却效果有较大的影响

对于串行通风的圆柱形电池组， 冷却介质流速较低时，相邻两排电池进出口设置相反， 两侧冷却介质呈逆流状态，可提高电池组温度场的一致性， 但效果并不显著; 流速较高时， 整个电池组应采用相同的冷却介质流向

对于并行通风的方形电池， 根据进出口的位置和冷却介质的流动轨迹，电池组结构可以大致分为三种:U 型 Z 型和 T 型。

表2. 三种结构的水冷效果

U 型进出口设置: 压降小，能耗小; 但进出口近端电池的冷却效果好，远端效果差，电池组温度的一致性差。

Z 型进出口设置: 电池组内各个流道压力、介质流速比较均衡，电池组温度一致性较好，最高温度明显下降。

相对于常规U 型和Z 型进出口设置，用一进口二出口( 中间底部设置一个进口、顶部左右两侧分别设置一个出口) 的T 型进出口设置时，泵的功耗、电池最高温度都更低，电池组温度的一致性也得到了提高。

顺列排布时， 冷却介质的流动阻力较小，散热效果一般;错列排布时，冷却介质的扰动增强，换热系数和能耗都有所增加电池单体的横向间距增加时，温升变大，温度的一致性提高，风机能耗下降; 纵向间距增加时，顺列排布的电池组温升减小，错列排布的电池组温升增大圆柱形电池采用顺列排布时，电池直径增大，最佳的间距/直径比相应减小方形电池成组时，单体电池的间距是重要的结构参数，对电池组温度分布有较大的影响。

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