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作品名称：车用方形电池液冷散热系统多结构协同优化策略
学校名称：山东理工大学
参赛队伍：三个人类
队伍编号：219662
参赛学生：张科琳王艺琪王泽宇
指导老师：杨泽文
投票日期：2025年10月10日 00:00->2025年12月15日 00:00
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详细说明

在新能源汽车向高能量密度、高倍率快充方向升级的背景下，动力电池的热管理能力成为制约车辆性能、安全与续航的核心瓶颈。方形锂离子电池因结构稳定、能量密度优势显著，已广泛应用于车用动力系统，但在2C及以上高倍率充放电工况下，其内部产热功率可飙升至常规状态的5-10倍，若散热不及时极易导致温度突破40℃最佳工作上限，电芯间温差甚至可达15℃，直接引发容量衰减、循环寿命缩短，严重时更会触发热失控风险。传统液冷系统普遍存在电池布局与流道设计脱节、散热效率与流阻平衡失衡、温度分布不均等问题，难以适配方形电池的散热特性与车用场景的严苛需求。

本作品聚焦车用方形电池液冷散热的核心矛盾，创新性提出“布局-流道-界面”多维度协同优化策略，构建从电池成组到散热系统的一体化热管理解决方案。针对传统底部液冷接触面积小、温差过大的缺陷，采用方形电池叉排布局设计，通过优化电芯间距与排列方式，为热量传导预留高效路径，相较传统顺排布局扩大有效散热面积20%以上。流道系统突破单一蛇形结构局限，开发并联式蛇形微通道液冷板，采用7条子通道对称分布设计，结合进出口集流腔优化，实现冷却液均匀分配，在相同流量下将系统总压降降低39%，同时强化对极耳等高发热区域的精准冷却。

为实现结构协同增效，作品进一步优化热传递界面设计：在液冷板与电芯侧面涂覆高导热胶降低接触热阻，选用铝合金作为冷板材料，兼顾轻量化与导热性能；通过Ansys仿真建立多物理场耦合模型，对电池生热特性、流场分布与温度场演化进行全域模拟，形成“仿真迭代-结构优化-实物验证”的闭环开发流程。实验数据表明，该协同优化策略在2C放电工况下，可将方形电池组最高温度控制在38.5℃以内，电芯间最大温差缩小至4.2℃，完全满足锂离子电池热管理严苛要求；在4C快充场景中，系统仍能维持温度一致性，有效抑制局部热点形成。本研究突破了传统液冷系统“单一结构优化”的局限，为车用方形电池液冷技术提供了可量化、可复制的设计范式，对提升新能源汽车快充能力、延长电池寿命、保障行车安全具有重要工程价值，同时为CTP（电池底盘一体化）等先进结构的热管理集成提供技术支撑。