Um den Einfluss des Phasenwechsels des Kältemittels auf die thermische Steuerung von Hochleistungs-Lithium-Ionen-Batterien zu untersuchen, wurde eine Studie mit numerischen Simulationen durchgeführt. In dieser Studie wurde ein Direktkühlsystem entwickelt, ein elektrisch-thermisches Kopplungsmodell zur Simulation der Wärmeerzeugung der Batterie aufgestellt und das Lee-Modell zur Simulation des Phasenwechselprozesses des Kältemittels verwendet. Die Zuverlässigkeit des Modells wurde durch Experimente verifiziert, wobei der Fehler weniger als 3% beträgt. Es wurden numerische Simulationen des Direktkühlsystems unter verschiedenen Betriebsbedingungen durchgeführt, und der Einfluss verschiedener Randbedingungen des Zungenkühlers, sowie der Struktur des Parallel- und Schlangekühlerkanals auf die thermische Steuerungsleistung des Direktkühlsystems analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass bei einer Rate von 2C die maximale Temperatur und der Temperaturunterschied des Direktkühlsystems um 7,12% bzw. 58,86% im Vergleich zum Flüssigkühlsystem gesunken sind. Wenn die Verdampfungstemperatur von 10°C auf 20°C anstieg, verringerte sich der interne Druckunterschied in der Direktkühlplatte von 45,74Pa auf 39,48Pa, eine niedrigere Verdampfungstemperatur kann die Phasenumwandlung des Kältemittels fördern. Die Erhöhung des Flüssigkeitsanteils am Einlass ist vorteilhaft, um die maximale Temperatur des Batteriemoduls zu verringern, kann jedoch zu einer größeren Temperaturdifferenz des Batteriemoduls und einem Überschuss an flüssigem Kältemittel führen. Eine erhöhte effektive Kontaktoberfläche zwischen dem Kanal und der Batteriebasis unterstützt die Batteriekühlung, und eine längere Kanallänge fördert die vollständige Phasenumwandlung des Kältemittels.

Batteriethermalmanagement; Direktkühlsystem; Numerische Simulation; Phasenwechsel; Kanal