电池模组复合液冷散热的实验研究与数值分析

针对一种新型复合液冷散热的圆柱电池模组进行了实验与数值研究。电池模组内106颗圆柱电池正交排列,电池的底部通过电绝缘板与液冷板连接,中上部通过热扩散板以及导热柱与底部的液冷板相连。在单体电池3C放电、液冷流量为10 L/min时,实验测得电池模组的最高温度约为41.99℃,而相同条件下的数值仿真结果则为41.86℃,表明仿真模型合理可行。但是电池模组的温差约为5.68℃,超出电池热管理所要求的极限温度范围。对包括导热柱直径、导热柱高度以及热扩散板厚度在内不同结构参数进行了优化。优化后的电池模组的温差降为3.96℃,与传统单纯底部液冷结构相比,降低了约22.35%。     

并联液冷电池热管理系统仿真分析

提出一种基于微型通道冷板的并联液体冷却系统。根据AMESim中已验证的电池子模型,搭建并联液冷电池热管理系统,仿真分析放电倍率范围1～5C、环境温度范围5～35℃时,对电池模组放电性能的影响以及冷却液温度范围5～30℃、入口冷却液质量流量范围0.01～1.00 kg/s和5种乙二醇-水混合比对电池模组放电冷却的影响。研究表明:纯放电模拟时,电池模组温升随放电倍率的增加而增加,随环境温度的增加而减小,在环境温度35℃、放电倍率为5C时,电池模组温度高达59.1℃,有热失控风险。放电冷却模拟时,电池模组平均温度随冷却液温度的降低而降低,随入口冷却液质量流量的增加而降低,随冷却液中乙二醇的占比增加而升高。冷却液温度由5℃升高到30℃,电池模组最大温差均低于5℃;质量流量大于0.01 kg/s时,最大温差均低于5℃;混合比为1∶4时,冷却效果最佳,最大温差均在5℃内。     

液冷板锂电池模组温均性的模拟和优化

为了研究动力电池液冷板的散热效果,借助数值模拟的方法,针对实际工况,设置了电池放电倍率、冷却液入口温度和流速为变量,分析了液冷式电池组的散热效果。并在原有的液冷板基础上,通过改变其结构进行优化。结果显示,优化后的液冷板电池组内的温度差下降,电池组保持在一个理想状态下进行散热。     

基于正交设计方法的某电动汽车锂电池液冷板设计

以某款畅销电动汽车所搭载的软包锂电池为对象,优化设计了一种夹持式液冷板散热器。在确定内部流道走向布置基础上,基于正交试验设计方法,借助相关CFD软件研究分析了冷却液流速V,流道数N,流道宽度W,流道高度H对液冷板散热性能和压降表现的影响。根据正交试验设计和仿真计算结果确定了液冷板优化结构,并检验相关性能。结果表明,在优化结构的散热工作下,该电池处于合理的温度区间内,且温度梯度优异,所以优化完成。基于上述优化结果对交替流向布置方案进行了研究,分析了流向对于液冷板工作性能的影响。经过对比发现,采用交替流向方案能够使电池获得更为优良的工作温度环境,这为工作温度范围和梯度要求更高的电池的液冷板设计提供了参考。     

锂离子电池模组水冷散热结构分析

针对大容量锂离子电池工作时的温升问题,根据锂离子电池的生热原理和传热机制,设计了由单体电池组成电池模组时的2种不同水道结构的液冷散热方案,并通过有限元软件ANSYS Fluent模拟分析了2种方案电池模组在不同放电倍率下的温度场。结果表明,随着电池放电倍率的增加,电池模组的温度逐渐提高,温差也越大,从0.5C放电倍率下温差为1℃增加到2C放电倍率下的8℃,相比之下,方案A的冷却效果更好,且方案A的水道压降小,有利于冷却液在循环系统中循环散热。随后,对方案A中不同进口速度进行分析。结果表明,随着进口速度的增大,电池模组最高温度与最大温差都减小,冷却效果更好。     

机械滥用下的锂离子电池热失控研究

以一款商业化软包电芯为研究对象,进行机械滥用测试中最严苛的针刺试验,研究模组层级的热扩散行为,结果表明电池热量在模组间呈圆弧状面向前蔓延;使用仿真模型对标并通过实验验证模型的准确性,结果表明仿真结果和试验结果基本一致,模型具有较高准确性。总结了某商业化三元电池模组在针刺测试之后的行为,为后续模组及PACK设计提供参考。     

电动汽车锂离子电池散热技术研究

以3×5阵列的电池模组模拟电动汽车内的电池包,搭建电池模组热管理试验平台,对其进行冷却测试。该模组内电池与电池之间填充相变材料(PCM)复合泡沫金属铜,形成泡沫铜和PCM复合传热结构。实验研究了电池模组在自然对流、液体冷却、热电制冷三种冷却方式的冷却特性。研究了循环工况下,电池模组在三种不同冷却方式下的温升演变。结果表明,热电冷却制冷效果显著优于液体冷却和自然对流。     

锂离子电池温升特性分析及液冷结构分析

电池的制作是如今世界采用的能够储存能源的最佳方式。大多的工具都会选择电池作为动力能源的储备。电池的种类随着时间的发展,而对锂离子电池作为电动汽车动力电池存在着许多的问题。例如,电池存在着温升发热导致的温度分布小及过热现象。根据电池的热物性参数及环境温度设施的内阻,建立电池包生热分析模型。因此,我们针对锂离子电池温升特性分析及液冷结构展开分析,仅供参考。     

空冷箱体开口方式对锂电池模组温均性的影响

电池热管理是发展高性能动力电池的关键技术,也是工程热物理研究的前沿和热点。借助CFD模拟的方法,研究在有通风孔的情况下,锂离子电池组在放电过程中的温度变化。在不改变电池组整体布局的前提下,通过改变进风孔、出风孔的位置,对电池模组进行模拟分析,得出最佳的进出风孔方式。并对温度场发现的问题进行合理分析,得到更好的电池散热方法。     

基于ANSYS的某变形约束电池模组固定结构的仿真分析及验证

以某电动轿车的电池模组为技术研究对象,对电池模组的固定结构先进行受力分析计算,再使用ANSYS软件来对其进行模型建立、网格划分、载荷施加、边界约束条件设定等,最终再通过后处理中的仿真分析结果以及四季循环寿命试验的验证得出电池模组的固定结构满足电池模组变形约束的设计需求。     

电动汽车锂离子电池热失控防控策略

基于锂电池现有热失控防控技术的不足,文章提出了新的热失控防控策略。通过分析锂电池过充和针刺热失控实验时温度、可燃气体和烟雾浓度三个指标的变化情况,发现只有温度的变化速率能同步判断热失控的发生。以此判断依据构建热失控防控系统,在热失控早期起动冷却防火装置,加大锂电池的散热速率,中止热失控进程。     

电动车辆电池热管理系统研究及方案设计

动力电池系统是电动车辆的动力源和核心部件,其动力特性和安全性直接关系到整车的性能,特别是热管理系统,如果没有系统的辅助散热装置,在大电流充放电的情况下,容易降低电池的电性能及使用寿命,更严重者会带来安全隐患。本文以某种锂电池及模组为对象,通过CFD模拟分析、电池包热特性研究、计算,形成了电池箱及热管理结构设计方案,经测试,满足了整车性能要求。     

动力电池热管理系统仿真及热调控方法研究

通过构建液冷式电动汽车电池热管理系统一维仿真模型,探究该系统对高倍率运行中电池组的冷却效果及关键影响因素,基于数值模拟综合研究了乙二醇冷却液流量、入口温度、浓度因素以及冷却介入时间和主动阈值控制的热调控方式对电池热性能的影响规律。结果表明,电池温度随液流量的增大和浓度的减小而降低,但存在边际效应。室温下冷却液入口温度每降低1.0℃,电池温度平均下降0.8±0.1℃,影响较显著。延后冷却介入时间对电池的起始冷却温度影响较大,且使电池温度曲线呈现先降后升趋势,而主动阈值控制能进一步减少系统工作时间,提高整体运行效率。     

动力电池电池箱轻量化设计

为轻量化电池箱并保证其强度、刚度和安全性能,对比了在尺寸优化阶段引入安全性评价指标与否2种方法。首先对电池箱进行了静力分析、模态分析和挤压仿真,然后是形貌优化和尺寸优化。在尺寸优化阶段,以挤压作为安全性评价指标,同时考虑静力分析和模态分析,对比了2种多目标优化方案,最终确定了电池箱各板件的厚度。优化结果表明,在尺寸优化阶段引入安全性指标,电池模组变形量减少了43.08%,且电池箱质量减少了20.81%。在轻量化的同时保证了强度刚度和安全性能。     

基于多孔介质的电动汽车动力电池热特性研究

选用松下18650锂离子电池设计实验并测量了电池在不同放电倍率下的生热率。选用20PPI,97.5%泡沫铜和熔点为41～45℃的石蜡复合相变材料和18650锂离子圆柱电池建立了3×5正交排列的电池模型。采用数值模拟的方法分别研究了纯石蜡和添加泡沫金属条件下以及泡沫金属孔隙率对电池模组温度特性的影响。数值模拟结果表明,纯石蜡条件下电池温度达到50℃的时间为1010s,而填充泡沫铜之后电池温度达到50℃所用时间延长到1580s。当电池加热功率为5W,加热时间为1600s时,添加泡沫金属之后电池最高温度可以降低23℃。其中,90%孔隙率的泡沫金属,模组的均温性较好,石蜡熔化得更均匀。     

电动汽车电池热管理系统发展现状及分析

温度是影响动力电池性能及热安全的主要因素,电池热管理系统通过控制动力电池温度在合理区间,能有效解决低温或高温环境对电池性能影响。从电池热管理系统冷却技术和加热技术出发,对比分析多种热管理技术优缺点,发现锂离子动力电池热管理系统需要进一步提高温度分布均匀性和温度控制能力,而单一电池热管理技术皆存在相应缺陷。为解决在高温和低温状态下所引起的动力电池问题,提出未来可通过发展多种冷却方式耦合的电池热管理系统实现交互式加热与冷却。     

基于电化学阻抗谱的锂离子电池内部温度估算研究

针对电动汽车用动力电池组中单体电池内部温度估算精度不高,容易造成热失控起火等安全问题,提出一种基于电化学阻抗谱特征量的锂离子电池内部温度在线估算方法。首先以不同SOH(State of Health,健康状态)及SOC(State of Charge,荷电状态)下三元锂离子单体电池作为研究对象,使用电化学工作站在不同环境温度下对其进行EIS(Electrochemical Impedance Spectroscopy,电化学阻抗谱)试验,在0.01~10 000 Hz的激振频率范围内分析相移值曲线的分布规律,结果表明:在10~800 Hz的特定频率区间内,相移值曲线不受电池SOC及SOH干扰,且相移绝对值与电池内部温度存在良好的映射关系,进而确定了温度与相移值之间的唯一函数关系表达式,得到了电动汽车用三元锂离子电池内部温度在线估算方法。     

18650型锂动力电池热特性实验研究

为了研究动力电池在放电过程中的热特性,以18650型锂离子动力电池作为研究对象,进行了表面温升实验,研究了环境温度和放电倍率对电池表面温升的影响。结果表明:当电池在合适的环境温度范围内工作时,电池的放电倍率越大,放电过程中电池表面温升增长速率也越大,最终的表面温升值也越大。同时,处于放电过程中的电池,其侧面的表面温升要高于其正、负极的表面温升,且其负极的表面温升要高于其正极的表面温升。为锂离子电池的热分析建模和后续锂离子电池热管理系统的设计提供了理论依据。     

冷藏车隔热厢体多目标设计优化

针对冷藏车厢设计中的多目标问题,考虑到车厢体传热、车厢密封性、货物呼吸热、以及车厢主要设计变量的实际约束条件,以车厢体传热系数最小与车厢内空间体积最大为目标函数,建立了冷藏车厢优化设计模型,利用Matlab软件对冷藏车厢进行参数优化,分析了不同参数条件下车厢体传热系数与最佳车厢体隔热材料厚度。结果表明:该优化方法可适用于冷藏车隔热厢体的优化设计,不同条件下对应的车厢体隔热材料最佳厚度与传热系数各不相同,当车速为零、车厢体隔热材料导热系数分别为0.007、0.023、0.030、0.042、0.045 W/(m·K),同时满足最佳车厢体传热系数与车厢内体积最大条件,对应的车厢体隔热材料最佳厚度分别为0.07、0.14、0.16、0.19、0.20 m;传热系数分别为0.098 5、0.160 3、0.182 3、0.213 9、0.217 6 W/(m2·K),车速越高,车厢体最佳隔热材料厚度越小、传热系数越大,车厢体隔热材料最佳厚度与车厢体传热系数呈正相关性。     

纯电动客车电池热管理的探讨与研究

随着世界各国对环境问题的重视,纯电动客车已经受到社会各界的广泛关注。纯电动客车有无污染和低污染的特点,使得现代客车发展的主要方向其倾斜。电池是纯电动客车的唯一重要动力来源,纯电动客车的发展很大程度上取决于电池的优化发展。电池的热管理系统设计对电动客车的工作性能起到举足轻重的作用。文章主要分析电池热管理系统,并在分析的基础上从几个方面对电池热管理系统的研究现状与发展趋势进行相应探讨,以期能够尽可能的优化电池热管理系统的设计,为纯电动客车的发展做铺垫。