哈尔滨工业大学硕士学位论文
摘要
锂离子电池大倍率放电时，会产生大量的热，这些热量若不及时疏散，会导致
电池模组过热，影响锂离子电池的使用寿命，严重时甚至会发生自燃、爆炸等安全
事故，因此高效节能的电池热管理系统对电动汽车动力电池具有重要意义。本文针
对软包锂离子电池模组提出了一种翅片型复合冷板结构，建立了高精度的电池集
总热模型，进行了电池模组单一冷却及复合冷却仿真分析，优化了复合冷板结构参
数，最后通过实验验证了复合冷板的散热效果以及电池模组仿真模型的精度。
搭建了电池特性测试实验平台，进行了电池热特性测试实验。经过数据处理分
析，获得了实验电池的实际容量、不同放电倍率下电池表面不同位置的温升曲线、
实验电池在不同荷电状态以及环境温度下的内阻曲线以及实验电池在不同荷电状
态下的熵系数曲线，为后续仿真奠定了基础。
以Bernadi电池生热速率模型为基础建立了锂离子电池集总热模型，采用在绝
热环境下以加热膜加热锂离子电池的实验方法来辨识比热容及不同方向的导热系
数，使用Fluent进行了产热模拟，结果表明电池仿真与实验温度的误差较小，验证
了建立的电池集总热模型精度较高，可成为后面电池模组散热系统设计的基础。
提出了一种翅片式冷板结构，建立了电池模组液冷模型，通过单因素分析与正
交试验设计研究了各参数对翅片冷板散热性能的影响，发现冷却液流速取0.8m/s，
翅片角度取60°，翅片纵向间距取15mm，翅片横向间距取8mm时，冷板散热性能
最优。此时电池模组最高温度为33.62℃，单体电池最大温差为0.50℃，冷板进出
口压降为1279.77Pa。还设计了一种相变液冷复合冷板结构，将相变材料填充至增
加的一层空腔内，改善电池模组温均性。研究了相变温度及相变材料厚度对复合冷
板散热性能的影响，发现相变温度为28℃，相变材料厚度为2mm时，复合冷板散
热性能较好，此时电池模组最高温度为33.42℃，单体电池最大温差为0.45℃。
搭建了电池模组冷却系统实验平台，完成了电池模组无外界冷却装置条件下
的温升实验、电池模组单一液体冷却实验、电池模组复合冷却实验，实验结果表明，
电池模组实验与仿真最大误差均维持在5℃以内，误差相对较小，验证了翅片冷板
及复合冷板的散热效果，同时也验证了本文所建立的电池模组散热系统仿真模型
的精度比较高，说明了通过电池模组散热系统仿真来进行翅片冷板以及相变液冷
复合冷板参数的优化研究是可供参考的，仿真数据的可信度比较高，研究成果在提
高锂离子电池模组散热效率方面具有参考意义。
关键词：锂离子电池模组；热管理系统；翅片冷板；复合冷板；复合冷却实验
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哈尔滨工业大学硕士学位论文
Abstract
Whenthelithium-ionbatteryisdischargedatalargerate,alargeamountofheatwill
begenerated,andthisheat,ifnotevacuatedintime,willleadtooverheatingofthebattery
module,affectingtheservicelifeofthelithium-ionbattery,andinseriouscases,even
spontaneouscombustion,explosionandothersafetyaccidentswilloccur,soanenergy-
efficientbatterythermalmanagementsystemisofgreatsignificanceforelectricvehicle
powerbatteries.Inthispaper,afin-typecompositecoolingplatestructureisproposedfor
thesoftpacklithium-ionbatterymodule,ahigh-precisionth