分散并联电池组温度仿真分析

本文对分散并联式电池组进行温度仿真，分析间距与换热系数对散热的影响。最佳间距为10mm，换热系数增大可降温但效果递减。ThermSafe团队提供专业热安全检测服务，助力电池热管理优化。

将串联模块并联，并在模块间留有一定间距，使冷却剂流过，可确保每块电池充分降温。本文基于某企业设计的电池组，研究并联间距对散热的影响，选取最佳间距为10mm，以平衡散热性能与比能量。

模型建立与仿真条件

在仿真中，不考虑流场分布，将冷却剂与电池包的热交换转化为对流换热系数，施加于电池包外表面。取一个串联模块建模，使用“集总电池”接口，基于阿累尼乌斯表达式，考虑温度相关的欧姆、交换电流和扩散时间常数参数。初始温度为25°C，电池满电状态（SOC=100%），以4C速率放电12分钟至SOC=20%。

仿真结果分析

电池温度分布

当换热系数为100Wm⁻²K⁻¹时，电池组内温度呈中间高、四周低趋势。中间电池最高温度42.9°C（316.05K），温差17.9°C；两端电池最低温度36.7°C（309.85K），温差11.7°C。放电过程中，中间电池因热量积累温度明显高于端部，最终温差约3.4°C。

空气温度分布

电池包附近空气温度因散热较快而较低，纵向对称面处温度较高。空气平均温度低于电池平均温度，两端电池温度相同，中间电池温度差异较小。

电池电压变化

所有电池电压变化几乎一致，但中间电池因温度较低，欧姆降和交换电流较低，放电电压略低于其他电池。

换热系数的影响

改变换热系数（30至2000Wm⁻²K⁻¹），电池温度随之下降，但下降幅度逐渐减小。换热系数从30增至500Wm⁻²K⁻¹时，最高温度降低6.318°C，最低温度降低10.419°C；从500增至2000Wm⁻²K⁻¹时，降温效果微弱。这表明实际控制中，并非冷却剂流速越大越好，过大的流速会增加能耗而效果有限。

结论：分散并联式电池组设计需优化间距与换热系数，以平衡散热与能耗。ThermSafe（thermsafe.cn）热安全检测团队拥有先进的电池热管理仿真与测试能力，可提供DSC、TGA等热分析服务，助力企业提升电池组安全性。