好文推荐 | 华南理工大学等机构联合研究成果：动力电池包微环境湿热特性与凝露演变分析
《汽车工程》2025年第6期发表了华南理工大学等机构联合研究成果“动力电池包微环境湿热特性与凝露演变分析”一文。动力电池包在外环境及自身工况的耦合作用下可能会在内部产生凝露，凝露的蓄积将转变为积水从而对电池包的安全运行造成严重威胁。文章通过开展动力电池包温湿特性试验并利用CFD数值仿真分析方法，研究电池包内部温湿特性演变过程及凝露产生机制：冷却液的流入瞬间会增加凝露发生的可能；模组高功率工作能抑制凝露的生成；高温高湿环境不利于电池包的正常工作，不仅可能导致电池包内部出现局部高温，还会使发生凝露的风险增加。研究对动力电池包内环境湿热管理的设计和优化具有借鉴意义。
一、研究背景
动力电池包遵循IP67防水防尘标准，但服役期内振动、磕碰致外壳变形等会导致密封性能下降。透气阀防水滴却难阻水汽，高温高湿下水汽积聚腐蚀内部；湿空气遇冷源凝露成水滴、积水，致绝缘失效、短路击穿，最终引发热失控火灾，严重威胁整车及乘员安全。目前针对凝露机理及其影响因素的研究尚显匮乏，主要与凝露生成及传热相关。其中，针对电池包凝露问题，一些研究指出高温高湿环境和模组功率等因素对凝露产生有重要影响。因此，对电池包凝露的产生机制和演变规律开展试验验证，以及对电池包冷、热源对凝露的作用机理、各种工况下凝露的产生和分布位置开展相关研究非常必要。
二、研究内容
1. 搭建电池包温湿特性试验平台：该平台主要由动力电池包试验模型（试验模型具有与真实电池包相同的密封与结构特点）、数据采集系统（通过热电偶和温湿度传感器测量试验过程电池包内各点温湿度）和环境模拟系统（采用隔爆湿热型高低温试验箱模拟电池包外环境）组成，能够模拟电池包各种真实工况，反映电池包内环境的温湿变化规律。
图1 动力电池包试验模型
图2 各测量点及雨滴感应板布置示意图
图3 动力电池包温湿特性试验平台
2. 电池包温湿特性试验：为了研究模组功率以及外部环境条件对电池包凝露的影响机理，设计电池包温湿特性试验。设置两组试验变量，分别为模组功率和电池包外部环境。
表1 试验分组情况
3. 建立三维CFD数值仿真模型：通过数值仿真的方式探索凝露现象影响因素的作用机理，验证凝露产生的时间特征，揭示电池包凝露产生机制。对电池包壳体和冷却板的管道采用热薄层边界去定义，平均偏度质量值为0.68，满足热湿传递仿真对网格质量的要求。
图4 简化后的电池包三维模型
图5 网格划分结果
4. 对建立的模型进行准确性验证：由于试验三的凝露现象最为明显，选用该组试验的4个无线温湿度传感器所测数据对模型进行验证。
表2 各测点空气温度误差分析
表3 各测点空气相对湿度误差分析
5. 动力电池包内部热湿流场及凝露分析：利用经验证后的模型对试验三进行仿真分析。分别选取3个阶段的中间时刻即900s、2700s和5400s的仿真结果作为代表分析该3个阶段的热湿传递规律。
图6 电池包内部热量及湿气传递方向
（箭头代表热量或湿气的传播方向，箭头大小代表该热传递量或湿气传递量的大小）
三、研究结果
1. 整理模型仿真数据与试验数据的对比情况可知，整个过程各测点的试验和仿真数据均非常接近，且模型能准确预测出各点温湿度的变化趋势。
图7 试验与仿真数据对比图
2. 温湿特性试验和数值仿真结果具有较好的一致性。结果表明：冷却系统开始工作瞬间，冷却液的瞬间流入使冷却板温度迅速下降并于进水口附近形成凝露；模组高功率工作能抑制凝露的产生；高温高湿的环境会使电池包凝露的数量增加、范围扩大，增加电池包内部产生积水的可能。
四、创新点与意义
论文构建了电池包实体模型与CFD湿热仿真平台，系统揭示冷却骤冷、模组功率及环境温湿对凝露生成的影响规律，提出由温降速率控制、BMS湿度监测与高风险区排水吸湿构成的多手段主动防控策略，填补了动力电池凝露机理与治理研究的空白，为提升整车安全与寿命提供设计与管理新依据。