近年来，随着经济复苏与人口增长，全球能源需求持续攀升[1][2][3]。尤其在发展中国家，众多国家和地区已设定碳中和目标以推动政策与技术创新[4][5][6]，此举将有效减少温室燃料费排放，并积极促进清洁能源转型以应对气候变化[7][8][9][10]。因此，太阳能、风能和水能等可再生能源的使用量持续增长[11][12]，但这些能源存在不稳定性、高波动性以及供需时间不对称等问题[13][14][15]。储能技术是破解可再生能源困境的"利器"，可在发电高峰时存储过剩电力，并在用电高峰时释放[16][17]。 为确保电力供需平衡、快速响应电力需求变化，并提供频率调节与调峰服务以增强电力系统的灵活性与稳定性[18][19]，储能技术对促进可再生能源发展及缓解其挑战具有重要意义[20]。其中，磷酸铁锂电池因其充电速度快、循环寿命长、安全性高、环保等优势备受青睐[21][22][23][24]，被广泛应用于新能源汽车、不间断电源及可再生能源储能系统[25][26]。然而该电池在运行过程中会释放大量热量，导致其使用寿命与运行效率降低，因此亟需开展磷酸铁锂电池热管理系统（BTMS）研究。 目前，国内外锂离子电池热管理系统中常见的冷却方式主要分为空冷、液冷及相变材料冷却[27][28][29][30][31]。其中，液冷电池组因具备高效散热性和结构紧凑性而受到广泛关注[32]。就液冷方式而言，可细分为直接接触式冷却与间接接触式冷却[33][34]。其中间接接触式冷却成为国内外研究者的重点研究方向。Fan等[35]设计了四种仿生鱼骨流道液冷板，研究其对电池热管理系统冷却性能的影响。结果表明，单进双出对称鱼骨流道液冷板具有最佳冷却性能。Fu等[36]通过改变冷板微通道宽度与冷却液流速，研究了其对电池热管理系统冷却性能的影响。该数值模型已通过前期实验数据验证，并获得了识别热失控的临界曲线。Jarrett等[37]建立了蛇形冷却板的CFD模型，根据冷却液压降、温度均匀性及平均温度等目标函数，对通道宽度与位置变化进行了数值优化。Feng等文献[38]测试了液冷板材料、流道间距与流道宽度对冷却效果的影响，采用多岛遗传算法进行最优值搜索，获取结构参数的最优解。据此建立了制造难度低、成本低廉、流道间距115 mm、流道宽度15 mm的铝合金液冷电池包模型。结果表明，该电池热管理系统最高温度降低了0.274 K，且∆降低了0.338 K。Yue等[39]建立了电动汽车电池组液体热管理系统的三维模型，研究了系统结构、冷却液流向、冷却液流量及入口温度对热性能的影响。结果表明：在当前系统结构下，电池发热量的62.2%被耗散。Fu等[40]提出了一种完全填充多孔介质的液冷板设计方案。研究结果表明，填充多孔介质的液冷板对锂离子电池组热管理具有更优异的温度控制能力。这归因于多孔介质的高孔隙率与高导热特性，可应用于锂离子电池组热管理液冷板中。Yang等[41]提出了一种结合热管与液冷板的混合冷却结构，与传统单一液冷板相比，该结构在冷却性能方面具有显著优势。对新提出的冷却结构进行了参数分析，选取对液冷板冷却性能影响最大的三个结构作为优化变量，采用NSGA-II遗传算法对液冷板结构进行优化。结果表明：与初始BTMS相比，优化后的BTMS使电池组的最高温度、温差和流道压降分别降低2.29%、6.02%和79.62%。Shen等[10]提出了一种采用梯度结构设计（GSD）的锂离子电池组，并搭建了液冷实验平台进行验证。此外，通过数值模拟研究了冷却剂入口流量、冷板高度梯度与长度梯度对LIB模块热性能的影响。结果表明，与传统非梯度结构相比，GSD的最大温度和温差分别降低了5.08%和23.56%。随着冷板高度梯度的增加，最高温度与温差逐渐降低，并在5mm高度梯度区间趋于稳定。MAX is reduced by 0.338 K. Yue et al. [39] have established a 3D model of the liquid thermal management system for electric vehicle battery packs. The effects of system structure, coolant flow direction, coolant flow rate and inlet temperature on thermal properties were studied. The results showed that under the current system structure, 62.2% of the battery heat generation is consumed. Fu et al. [40] proposed a liquid cold plate that is fully filled with porous media. The results showed that the liquid cold plate filled with porous medium has better temperature control ability for the thermal management of lithium-ion battery packs. This is due to the high porosity and thermal conductivity of the porous medium, which can be used in liquid cold plates for thermal management of lithium-ion battery packs. Yang et al. [41] proposed a hybrid cooling structure combining heat pipes and liquid cold plates, which had significant advantages in cooling performance compared with traditional single liquid cold plates. The parameter analysis of newly proposed cooling structure was carried out, and the three structures that have the greatest influence on the cooling performance of the liquid cold plate were taken as the optimization variables, and the NSGA-II genetic algorithm was used to optimize the liquid cold plate structure. The results showed that compared with the initial BTMS, the optimized BTMS reduces the maximum temperature, temperature difference and flow channel pressure drop of the battery pack by 2.29%, 6.02% and 79.62%, respectively. Shen et al. [10] proposed a lithium-ion battery pack with gradient structure design (GSD) and established a liquid-cooled experimental platform for verification. In addition, numerical simulations were carried out to study the effects of coolant inlet flow, cold plate height gradient and length gradient on the thermal properties of LIB modules. The results showed that compared with the traditional non-gradient structure, the maximum temperature and temperature difference of GSD were reduced by 5.08% and 23.56%, respectively. With the increase of the height gradient of the cold plate, the maximum temperature and temperature difference gradually decreased, and stabilized at the height gradient interval of 5 mm. 尽管液冷式电池热管理系统（BTMS）已取得进展，但多数研究仍集中于单体电池或小型模块层面的分析。针对全尺寸电池包的研究，特别是匹配工业应用场景的探索相对匮乏。Yoo等人[42]提出了面向全尺寸电池包的综合产热模型，重点关注由280个圆柱形电芯组成的系统。该团队通过整合电化学阻抗谱（EIS）测量的内阻数据（以5%荷电状态为间隔）与焦耳发热机制，显著提升了产热预测精度，实现了单体电芯与完整托盘层面模拟与实验的良好吻合。Guo等人[43]的研究对象为100千瓦/500千瓦时储能集装箱（由退役电动汽车锂离子电池构成），这是典型的全尺寸工业应用场景。他们建立了液冷式BTMS模型，并分析了不同工况下的冷却性能，证实液冷能够有效将电池包温度控制在40°C以内。Chen等[44]聚焦液冷板的工程应用，制作了具有柔性流道设计与嵌入式腔体/肋结构的轧制粘接液冷板，并对100Ah大容量锂电池模组的热管理性能进行了实验验证。研究结果证实，该轧制钎焊液冷板能在2C放电条件下将电池模组温度控制在35°C以下且温差不超过5°C，兼具重量轻、制造成本低、压降小等优势，具有较高的工程应用价值。Fan等[45]通过引入二次流与椭圆槽结构对传统蛇形液冷板进行改进，研制出新型二次流蛇形液冷板。研究发现，优化结构在满足热管理目标的同时使泵功消耗降低92.6%、冷却效率系数提升12.32倍，并通过敏感性分析进一步阐明了涡流分布与关键结构/流体力学参数对冷却性能的影响。Akbarzadeh等[46]提出了一种嵌入被动相变材料(PCM)的混合主动式液冷板。实验与数值研究在不同电流条件下对其冷却性能进行了验证，并证实了其在低温环境中的隔热优势。与传统铝制冷却板相比，该设计降低了泵能耗与电池预热需求，但研究仅针对小型电池模块开展。这些研究对电池热管理中的冷板形式与结构优化进行了深入探讨，但多数基于局部电池模块而非完整电池包开展，现有简化实验尚不足以充分验证模拟结果。 综上所述，针对电池热管理系统的冷却方案，液冷板的模拟或实验研究已得到广泛应用。尽管BTMS领域取得显著进展，但大型冷却板固有的流量分配不均与动态循环过程中观测到的局部热点之间的关联机制仍存在研究空白。常规简化模型往往忽视歧管设计对52节串联电池组热均匀性的影响。本研究通过实验数据验证全尺寸三维CFD模型，以此分析由流道约束形成的"高温三角区"现象，从而填补了这一空白。现有研究多集中于单体电池或模组级模拟，或仅进行单参数分析。本研究创新性地验证了1P52S电池组的全尺寸模型，并系统分析了冷却液温度、流速与充电倍率等多参数的耦合效应。此外，本研究对不同运行参数下产品级磷酸铁锂电池组的动态特性进行了系统研究与分析，为实际应用中的冷却方案设计提供了直接指导依据。
