液冷熱管理的案例
基于Z型微熱管陣列的頂部液冷熱管理系統實驗研究
因此，由于空氣的比熱容和導熱系數較低，風冷TMS已無法滿足當前的熱管理要求。液冷TMS因其強大的冷卻能力，近年來發展迅速。但傳統的底部液冷熱管理系統（TMS）散熱性能較差，容易導致鋰離子電池（LIB）模塊出現明顯溫差。
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成果掠影
近期，北京工業大學趙耀華老師團隊以Z型微熱管陣列（MHPA）為核心傳熱元件，建立了基于Z型MHPA的頂部液冷（TLC）TMS。通過與傳統底部液冷TMS的比較，分析了基于Z形MHPA的TLC TMS的熱管理性能。結果表明，在環境溫度40℃、冷水入口溫度25℃的條件下，底部液冷TMS已無法滿足模塊2C充放電倍率下的熱管理要求。相比之下，基于Z型MHPA的TLC TMS可保證模組最高溫度低于55℃，3C充放電倍率下電池與模組液面溫差可控制在4℃以下。基于Z型MHPA的TLC TMS不僅能有效延緩高充放電倍率下電池的溫升，還能顯著降低溫差；其熱管理性能明顯優于底部液冷TMS。研究成果以“Experimental study on top liquid-cooling thermal management system based on Z-shaped micro heat pipe array”為題發表于《Energy》。
展開 新能源汽車電池包液冷熱流如何計算？
作者：王永康
來源：仿真秀
導讀：“蓋世汽車據外媒報道，美國普渡大學（Purdue University）研究人員研發出一項新型電動汽車技術，該技術結合了電池和氫能，能量密度非常高，只需要快速補充電池液就可讓乘用車續航里程達到5000公里以上”。
該技術使用專利的“液流”系統，通過單電池液產生電力，為電動汽車提供動力，并且可根據需要產生氫能。
汽車的發展不僅推動了現代社會的進步，而且促進了地區之間的交流，但同時也帶來了環境污染及能源消耗問題。以電動汽車為代表的新能源汽車將是解決汽車工業可持續發展問題的重要途徑之一。動力電池作為電動汽車的關鍵零部件，直接影響著電動汽車產業化的進程。因此，針對動力電池的熱管理系統研究是十分必要與迫切的。
設計性能良好的電池組熱管理系統，要采用系統化的設計方法。很多研究文獻都介紹了各自設計的熱管理方法，因此，在儲能系統電池組應用中，還需要對電池進行熱管理設計。
但真實的電池組熱環境是極其復雜的，依靠傳統理論的手動計算或經驗估計，已經無法滿足對產品研發的需求，因此需要借助成熟的CFD技術來完善對電池組熱特性的準確評估與分析，合理優化改善電池組內部熱環境，提高其可靠性。
Icepak熱分析軟件可以解決各種不同尺度級別熱模型，或者幾何尺寸細長比比較小的熱模型散熱問題，同時提供了電池包熱仿真需要的風扇風機模型（可輸入P-Q曲線）、導流板模型、快速提取風管模型、電池包殼單元模型，因此Icepak可以快速建立電池包幾何建模、同時具有豐富的網格類型、網格質量評價工具，其計算求解精度高且穩定，并具有豐富的后處理功能。
仿真分析與實測數據的對比結果表明，Icepak 能夠有效模擬電池組的溫度場及流場，可以作為一種溫度試驗仿真技術用于電池組的熱管理設計與優化。
展開 一文帶你了解汽車動力電池熱管理系統的類型、管理方案以及發展趨勢（內含視頻教程）
所以汽車行業工程師們學習動力電池熱管理仿真對于你們而言很重要，這可以讓你在事業上有一個很大的提升，這也是必行的趨勢，那么該如何快速掌握新能源汽車動力電池熱管理仿真呢？這里為您準備了《Starccm+動力電池熱管理CFD仿真入門到進階25講》課程??
課程介紹
本課程專注于動力電池液冷熱管理的仿真技術，結合市場主流設計趨勢，系統講解從建模到結果評估的全過程。關鍵內容包括：
熱管理仿真基礎：介紹電池熱管理仿真的基本概念、重要性及在電池設計與安全評估中的關鍵作用。
前處理原則：詳細闡述仿真前處理的核心步驟，包括幾何模型構建、材料屬性設置、邊界條件定義等，確保仿真輸入數據的準確性和合理性。
網格劃分策略：講解高效、精確的網格劃分方法，針對電池復雜結構，展示如何優化網格以提高仿真精度和計算效率。
液冷設計應用：以液冷技術為核心，通過ANSYS-SCDM構建電池包PACK模型，STAR-CCM+進行流場與熱場仿真，模擬真實工況下的溫度變化。
電池多工況分析：涵蓋低溫停車加熱、常溫及高溫行車等多種工況，全面分析PACK內部電池溫度動態變化，確保設計適應不同環境需求。
熱模型建立與驗證：系統講解如何根據電池特性及工況需求，構建合適的熱管理仿真模型，并通過實驗數據或理論計算進行模型驗證，確保仿真結果的可靠性。
結果評價與優化：教授如何解讀仿真結果，評估電池熱管理系統的性能，并提出改進建議。同時，介紹如何通過迭代優化提升熱管理效率，延長電池使用壽命
技術經驗分享：本課程不僅傳授仿真流程與技能，也是在分享新能源汽車動力電池熱管理技術的實戰經驗與設計思路。
通過本課程，您將可以在短時間內全面掌握動力電池液冷熱管理仿真的核心技術，并能在實際工作中靈活應用，為新能源汽車的安全、高效運行貢獻力量。
展開 新能源動力電池熱管理仿真必備技能大揭秘！(內附課程視頻)
工況標準與熱管理評估：熟悉新能源汽車行業仿真工況標準（如低溫加熱+高速行駛、常溫/高溫行車），了解電池溫度變化規律及熱管理技術設計評估標準。
模型構建能力：獨立建立液冷系統三維簡化模型與熱流體仿真模型，展現高級建模技能。
結果解讀與策略優化：掌握熱流場仿真結果后處理方法，正確評估動力電池熱管理效能，提出結構與充放電策略的合理改進建議，促進技術優化與升級。
四、課程限時福利活動
動力電池熱管理CFD仿真進階25講-SCDM和STAR-CCM+在動力電池熱仿真應用
https://www.yqgqt.org.cn/video/c14275
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五、課程案例展示（部分）
基于STARCCM+動力電池熱管理的仿真案例分析
本案例采用先進的液冷熱管理方式，前處理模型如圖示，核心包括上下箱體、液冷板、導熱墊、隔熱護板、絕緣板及模組結構。模組共4組，每組集成18個50Ah方形電芯，確保高能量密度。
液冷系統創新采用兩進兩出并聯設計，提升冷卻效率與可靠性。箱體則融合集成液冷設計，利用型材水冷板與框架，經FDS與涂膠工藝精密固定密封，既簡化結構又增強密封性。
系統一大亮點在于輕量化設計，液冷組件與箱體結構巧妙共用，顯著減輕電池系統重量，提升整車性能與續航。
利用ANSYS-SCDM進行電池包PACK建模前處理，并通過STAR-CCM+進行液冷系統流場與PACK熱場仿真。建模時簡化非關鍵細節，確保關鍵部件如電芯與液冷板精度。
展開 
液冷電池熱管理系統在不同冷卻情況下的性能分析
電池熱管理系統的特點主要包括體積小、成本低、安裝簡單、可靠性好等，也分為有源或無源、串聯或并聯等。無論是電池儲能系統還是混合儲能系統，電池都是主要組成部分。充電時，儲能系統充當負載，放電時，儲能系統充當發電機組，并且只能在一定的溫度范圍內放電和儲存電力。電池熱管理系統可以保證電池工作在最佳溫度范圍并保證電芯和模組的溫度均勻性，高溫會加劇電池內部的副反應，影響電池壽命甚至引發熱失控。然而低溫會導致內阻增大、容量下降，進而導致電池性能下降。因此，為了實現電池儲能系統的最佳性能，需要合適的電池熱管理系統。
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成果掠影
近期，吉林大學江彥老師團隊開發了一種高效的電池熱管理系統，可以控制電池模塊的溫度，從而提高整體性能。該研究針對由12節方形LiFePO4電池組成的電池模塊設計了不同類型的液冷熱管理系統。以計算流體動力學模擬為主要研究工具，提出了從傳熱和流動阻力兩個方面評價冷板性能的參數，以及冷卻面、入口數量和冷卻液方向對其冷卻效果進行了研究。結果發現，當冷卻面為電池之間的A面、冷卻液入口數量為3個時，電池模塊最高溫度可控制在303.6 K，電池間最大溫差為2.3 K。最后，針對單個入口的不同質量流量和不同的充電速率進行了研究，結果發現，當單個入口的質量流量達到一定值時，整體性能最優，為1.2 g/s，設計的熱管理系統能夠滿足3C以下充電倍率的電池模塊的溫度要求（電池模塊最高溫度為313 K，電池之間最大溫差為5 K）。
展開 動力電池浸沒式冷卻液的熱管理與流變動力學研究
因此，構建高效、安全的熱管理系統是突破產業瓶頸的核心任務。
傳統的空氣冷卻與間接式液冷存在接觸熱阻大、溫度一致性差等物理局限。浸沒式液冷技術通過將電芯完全浸沒在絕緣冷卻液中，徹底消除了固-固接觸熱阻，實現了熱量的快速傳導與吸收，是解決局部熱點問題的最佳方案。為了進一步突破碳氫基礎液體的導熱極限，引入高導熱的金屬氧化物納米顆粒制備成納米流體（Nanofluids），成為了熱管理介質的前沿攻關方向。
▲ 圖1 冷板液冷（a）與浸沒液冷（b）溫度均勻性對比
本研究以浸沒式冷卻液（以純碳氫基礎液為基底，分別添加納米氧化銅與納米氧化鋁顆粒）為對象，從流變動力學與導熱性能的雙重維度開展系統性表征與機理剖析，旨在為動力電池熱管理系統的介質選型、流道設計提供可靠的數據支撐與科學驗證方法。
原料選擇
在評估新型熱管理介質時，基礎流體的理化特性及其與納米顆粒的適配性是決定宏觀性能的核心。研究團隊選用的基礎液為高性能碳氫冷卻液，專為動力電池及數據中心浸沒式液冷設計。為確保測試基準的嚴謹性，團隊對其核心物理參數進行了詳盡測量。
展開 特斯拉的個人儲能系統Power wall
以下是系統的參數，我做了一些初步的整理和對比：
表1 Power Wall的基本參數和價格
圖2 第一代Power Wall的連接方式
圖3 第二代Power Wall連接方式
圖4 第三代Power Wall的連接方式
從一代到二代的迭代變化最大，這里有幾個內容：
（1）Tesla Powerwall 2 當時采取的也是完整液冷系統，來對家庭儲能系統進行熱管理，采用了一個完全密封的液體冷卻劑系統（包含2.3 升液體冷卻劑）。這其實具備了更高溫度運行的可能性，提高了整體的循環次數。這套熱管理系統其實和汽車的系統相似，可以具備加熱和冷卻的功能。
（2）從系統來看，Power Wall1的組裝還是比較麻煩的，一開始特斯拉想做聯網的系統，因此從Power Wall1到Power Wall2 在網關層面做了一些系統性的更新。
圖5 特斯拉的聯網構想和Gateway的設計
（3）Power wall2更新的同時也發布了具有液冷熱管理的太陽能逆變器，有3.8kW和7.6kW兩種尺寸，集成了所有安全功能，包括快速關閉、電弧故障和接地故障保護。
圖6 太陽能逆變器
第三代Powerwall+ (Plus)，對可用容量和重量進行了一些細微的調整。這套系統主要更新在于帶系統集成的 Tesla太陽能逆變器，從而變成了完整的多合一系統。存儲容量保持在 13.5kWh 不變，額定功率大幅增加，以滿足離網和備份的使用。額定功率從5kW（連續）和7kW（峰值）提高到離網模式下的7kW（連續）和10kW（峰值）。并網額定功率也小幅增加至 5.8kW （連續）和 7.8kW（峰值）。集成太陽能逆變器的規格基本不變，但是從設計來看，是重新進行過調整。
展開 半年賺14億！這家公司布局儲能液冷，底層邏輯太清晰！
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入局儲能熱管理，底層邏輯清晰！
2022年3月，公司成立了三花新能源熱管理科技（杭州）有限公司，正式邁入儲能熱管理領域。
當然，布局儲能不是草率的決定，是張氏父子“下注”的趨勢之一。
對公司而言，
無論是家電和新能源汽車，還是儲能領域，熱管理底層零部件原理都是相通的，公司在相關產品的技術上已有三十多年的積累，有先發優勢和技術領先優勢，能為客戶帶來持續的價值創造；
對儲能技術領域而言，
液冷熱管理模式是儲能熱管理的主流，其核心技術是熱泵相關技術，這與三花智控在制冷、新能源車相關產品的底層原理相通。
并且，熱泵技術在家電和新能源汽車上都已經得到長期和廣泛的應用，技術有同源性和延續性。公司能夠迅速完成技術切入，未來或能復制新能源車熱管理成為公司新的業務增長點。
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寫在最后
在新的浪潮到來之際，懂得擁抱資本變化，百煉成鋼，三花智控從配件小商發展成為行業龍頭。
或許會成為小市值公司成長的經典案例，給后來者一
些借鑒。
展開 新能源汽車動力電池熱管理熱流體仿真案列分析
借助熱流體仿真分析工具，大部分的Pack熱管理設計工作和部分測試工作都可以在電腦上完成。大量的設計、制造、測試工作可以被省略，Pack設計的成本也會大幅度下降。下面基于案例的方式，介紹一下動力電池熱管理仿真分析的基本流程和技巧。
該案列液冷系統的設計目標為：在指定工況下運行，電池系統內部電芯的最大溫度小于50℃；電芯之間的溫差小于等于5℃；液冷系統的壓降小于10kPa，依據下圖7電芯單體的產熱數據，計算在1c滿放的情況下電池系統的產熱功率。
利用STAR-ccm+軟件的VOF模型，清楚的仿真出液冷板內從開始注入冷卻液到注滿冷卻熱的過程。
設置進口兩相材料的體積分數：cooling water：air=1：0
設置出口兩相材料的體積分數cooling water：air=0：1
定義進口質量流量值：4L/min
從云圖6中我們可以看到，在不到1min的時間內，冷卻液充滿整個液冷板內腔。同時在流道的轉彎區有漩渦現象，有優化空間。
圖6 冷卻液流動云圖（動圖）
圖7 1c放電發熱功率
圖8通過STAR-CCM+仿真工具計算出來的液冷系統的壓力云圖，從仿真的結果上看，系統的壓降為1.8kPa，整個系統采用兩進兩出的兩個并聯結構，流量的均勻性必然滿足設計要求。
展開 儲能課程優惠最后一周|儲能熱管理仿真和設計更新完整
由于冷卻液的換熱 系數與比熱容更高且不受海拔和氣壓等因素影響， 液冷系統擁有比風冷系統更強的散熱能力， 更加適應儲能項目大規模、高能量密度的發展趨勢。綜上，液冷有望逐步替代風冷成為主流的儲能溫控形式。
l電池柜基礎信息
本文研究電池機柜由8個電池PACK串聯組成，電池簇采用液冷方式冷卻，成組方式為1P416S，電池包采用1P52s串并聯，主要包括：上下箱體，液冷板，導熱墊、隔熱護板、絕緣板、模組等結構，由4個模組成，每個模組由13個320Ah方形電芯組成，電芯發熱量充電16.29W，放電14.08W。液冷板采用沖壓加釬焊的加工工藝，流道定義的自由度較高。液冷熱管理系統由液冷板、液冷機組、液冷管路、高低壓線束和冷卻液組成。
l冷卻策略
液冷機組具備制冷、制熱以及除濕功能，液冷機組熱管理系統的策略和工作模式緊密相關。文中，Tmax指電池監測點NTC最高溫度；Tmin指電池監測點NTC最低溫度。
當 Tmax≥32 ℃時，液冷機組進入制冷模式，壓縮機開啟，高溫高壓的制冷劑從壓縮機中排出，進入冷凝器冷凝，放熱降溫后，通過膨脹閥進行節流降壓，然后進入蒸發器，并與冷卻液進行換熱，制冷劑在蒸發器中吸熱蒸發后流回壓縮機吸氣口，完成一個制冷循環。此時，水路中的水泵開啟，PTC加熱器不開啟，冷卻液在板式蒸發器中冷卻后進入電池包液冷板，對電池進行冷卻，將熱量帶出，從而達到冷卻電池的目的.當 Tmax≤27 ℃時，停止制冷模式。
l仿真前處理
通過分析數模的結構組成及各部件的作用以評估各部分對熱系統的影響，進而決定對部件的保留、簡化、還是舍棄。模型簡化的原則，在盡可能仿真精度的情況下，通過簡化減少網格的數量同時提高網格質量，提高計算效率。
展開 新能源電池儲能，風冷和液冷哪個將有望成為未來主流儲能溫控形式？【內附視頻課程】
四、課程限時福利活動
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五、課程案例分析展示（部分）
1.電池柜基礎信息
研究電池機柜由8個電池PACK串聯組成，電池簇采用液冷方式冷卻，成組方式為1P416S，電池包采用1P52s串并聯，主要包括：上下箱體，液冷板，導熱墊、隔熱護板、絕緣板、模組等結構。由4個模組成，每個模組由13個320Ah方形電芯組成，電芯發熱量充電16.29W，放電14.08W。液冷板采用沖壓加釬焊的加工工藝，流道定義的自由度較高。液冷熱管理系統由液冷板、液冷機組、液冷管路、高低壓線束和冷卻液組成。
2.冷卻策略
液冷機組具備制冷、制熱以及除濕功能，液冷機組熱管理系統的策略和工作模式緊密相關。文中，Tmax指電池監測點NTC最高溫度；Tmin指電池監測點NTC最低溫度。
當 Tmax≥32 ℃時，液冷機組進入制冷模式，壓縮機開啟，高溫高壓的制冷劑從壓縮機中排出，進入冷凝器冷凝，放熱降溫后，通過膨脹閥進行節流降壓，然后進入蒸發器，并與冷卻液進行換熱，制冷劑在蒸發器中吸熱蒸發后流回壓縮機吸氣口，完成一個制冷循環。
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