不同厚度隔热材料的电池模组热扩散研究

以锂离子电池热失控蔓延抑制为目标,针对一种小型模组,触发使其发生热失控,研究不同材料及厚度的隔热材料对热蔓延抑制的效果。实验结果表明,只考虑隔热很难抑制热量在模组间的蔓延,电池均会发生热失控;添加液冷板并设定一定的流速,在隔热材料和液冷板的协同作用下成功抑制热蔓延,次节电池的散热和吸热很快达到平衡,未发生热失控,为选择最合适的隔热材料方案提供了依据。     

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。     

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。     

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...     

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。     

轨道交通电池系统外置水冷方案设计

课题组设计了一种针对轨道交通电池系统的外置水冷方案,通过电箱底部外加液冷板,依据行车与充电过程中的电池温度阈值,实现BMS对TMS下发指令而开启或关闭水冷机组,从而使电池处于合适的温度范围内,降低电池系统容量衰减速率,提高电池系统使用安全性。经过装车测试验证了该方案水冷效果的优越性,实现了动力电池在行车、充电及高温环境等状况下均能处于良好的工作环境温度,满足市场终端客户对电池容量衰减及充电效率等的要求,提升了电池系统产品的适用性与竞争力。     

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。     

车用动力电池液冷系统优化设计

以车用动力电池包为研究对象,对不同环境温度下的主动式液冷系统电池包进行热流场分析。由仿真数据得出,在环境与冷却液温差更大的工况下,电池上部和远离冷板流道的区域散热性能更差。通过优化冷却板管道结构,设定适中的进液流量和定时对换冷却液流向等措施对动力电池液冷系统进行优化设计。仿真结果表明,以上措施均可以在恶劣的工况下有效降低电池模块最高温升和不同电池之间的最大温差。     

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。     

冷板冷藏汽车冷板强化换热放冷过程数值模拟

利用建立显热容法模型,对板内共晶冰融解过程进行了数值模拟,研究了冷板和在冷板外表面添加翅片、内部添加肋片等方式对冷板放冷时间的影响和内部温度场的分布。研究结果表明,冷板内共晶冰融解不均匀,放冷结束时,板内仍有大量的共晶冰未融解,造成冷量浪费;在冷板外表面添加翅片可缩短放冷时间,但内外温差较大;在冷板内部布置肋片,可使板内冷量均匀放出,板内蓄冷剂温度分布均匀,冷板放冷时间延长,达到节能的目的。     

熔盐泵轴承润滑冷却系统稳态热计算与分析

影响熔盐泵轴承润滑冷却系统温升的因素,主要来自轴承自身的摩擦发热和高温熔盐介质传入的热流量.通过节点热流网络法建立了轴承润滑冷却系统的热平衡方程组,通过计算轴承的摩擦生成热以及润滑冷却系统的导热热阻和传热量,获得了轴承温度与泵转速、熔盐介质温度、润滑油流量以及进油温度之间的变化规律：泵的转速以及熔盐介质温度对轴承温升影响较大,泵转速越高,轴承的发热量越严重,当泵转速从500 r/min升高到1 500 r/min,可使轴承温度升高20℃左右;当熔盐介质温度低于400℃时,对润滑系统的影响不大,当熔盐介质温度超过550℃时,轴承温度迅速升高,必须采取强制冷却措施;将润滑油进油温度控制在40℃左右、流量控制在1.5~2.5 L/min范围内,可取得最佳的润滑冷却效果.     

液氮充注蓄冷配送箱冷量引入特性试验研究与优化

液氮充注方式具有效率高、成本低等优点，液氮温度较低，可对金枪鱼蓄冷配送箱进行充冷。为了解不同冷源引入参数对金枪鱼蓄冷配送箱蓄冷特性的影响，搭建金枪鱼蓄冷配送箱试验平台，采用二次旋转回归正交试验方法研究不同液氮充注量、蓄冷板传热面积和蓄冷板装载量对蓄冷配送箱蓄冷特性的影响。试验结果表明：液氮充注量、蓄冷板传热面积和蓄冷板装载量都对蓄冷配送箱蓄冷特性有影响；箱内空气的降温速率随着液氮充注量和蓄冷板传热面积的增大而增大，蓄冷板装载量对降温速率产生的影响不大，当液氮充注量为14 kg、蓄冷板传热面积为0.12 m2时，降温速率可达最大值；箱内蓄冷板的蓄冷效率随着蓄冷板的传热面积和装载量的增大而提高、随着液氮充注量的增大而降低，当液氮充注量为6 kg、蓄冷板传热面积为0.12 m2和蓄冷板装载量为70%时，蓄冷效率可达最大值。研究结果可对蓄冷配送箱冷源引入的优化提供参考。     

水稻干燥变温混配装置设计与试验

为解决水稻干燥过程中热源波动大、变温工艺要求快速调整温度的需求,设计了一种配合负压干燥机变温控制的同轴侧入式壳形变温干燥混配装置。以气流旋转驱动壳体内叶片导向配风为径向混合方式,采用机电联动式齿盘精量调节阀门开度,实现高效气流均匀混合。为提高变温控制精度以及混配温度的稳定性,应用神经元网络预测与回归试验设计方法分析混配阀门开度与热风温度、风机频率及系统温度差值的关系,建立了变温混配装置的混合控制模型。利用大涡模拟的原理,借助Fluent软件对变温干燥混配装置进行混合温度场模拟,得到了最佳混配效果的距离为26.85 cm,模拟结果与红外线热像验证图吻合良好。试验研究表明：变温控制满程时间为0.75 s,最大变温温差的均值为0.96℃,控制合格率达84%以上。出机水稻含水率在合理范围内,干燥后水稻品质较优,满足生产要求。     

柱形生物质和石英砂传热实验与模拟研究

从实验和模拟两方面,利用虚拟球元法改进传统的计算流体力学耦合离散单元法(DEM-CFD),对流化床内的柱形生物质和石英砂的流动传热过程进行了研究。建立了混合流动与传热的实验系统,并进行了模拟和分析,结果表明:双组分颗粒混合指数(MI)经过迅速增加、缓慢增加以及稳定期3个阶段。随着表观气速的增加,颗粒混合指数升高,一定范围内的高气速有利于柱形生物质和石英砂的混合。加热后的柱形生物质和石英砂的初始温度为120℃,流化空气为常温25℃。流化过程中,柱形生物质颗粒温度普遍大于石英砂的温度。当表观气速比较小时,双组分颗粒的混合受到限制,流化床内不同高度的颗粒平均温度差较大;表观气速较大时,流化床颗粒平均温度差不明显。虚拟球元解决了传统DEM-CFD计算模型不适用于大尺寸柱形颗粒系统的问题。对比红外热图像和模拟结果,实验值和模拟结果比较接近,改进的DEM-CFD方法可以较好地模拟柱形生物质和石英砂的流动传热。     

FSEC赛车电池热管理系统的优化设计

对于一辆纯电动赛车来说,电池性能的优劣很大程度上取决于电池的散热效率.本文以电池箱的热管理系统为研究对象,用CATIA精准建立电池箱的几何模型,并将其导入ANSYS ICEPAK进行网格划分,参数设置,模拟计算,得到数据,表明电池箱散热设计符合工作要求.     

适于温室应用的无机相变材料放热特性

为了研究温室常用CaCl2·6H2O、Na2CO3·10H2O、Na2SO4·10H2O、Na2HPO4·12H2O四种无机相变材料在不同环境条件下的放热特性,实验设置冷水和空气两种介质条件,分别在5 ℃、10 ℃和15 ℃温度条件下凝固,测试四种相变材料在不同介质和温度条件下的相变温度和过冷度。实验结果表明,CaCl2·6H2O相变温度为30 ℃左右,15 ℃条件下不能凝结放热。Na2CO3·10H2O相变温度为31 ℃左右,Na2SO4·10H2O放热不稳定,相变潜热小,5 ℃条件下纯在明显的二次放热现象,Na2HPO4·12H2O相变温度为33 ℃左右。比较不同环境条件下的过冷度得出空气环境中相变材料的过冷度均小于冷水环境中。随着温度的升高,CaCl2·6H2O的过冷度逐渐减小,Na2CO3·10H2O的过冷度逐渐增大,Na2SO4·10H2O、Na2HPO4·12H2O的过冷度没有明显变化。过冷度与冷却环境中传热介质的导热性能有关,导热性能越强（水的导热性能强于空气）,相变凝固过程中持续放热时间越短。      

基于Simulink的温室热环境仿真模型研究

为了在改变温室通风口开度的条件下模拟室内气温,根据热量平衡原理,考虑太阳辐射、长波辐射、对流、通风及作物蒸腾等5个主要模块,对温室系统的热量交换进行描述,构建了温室气温动态变化的数学模型,然后通过Simulink仿真平台搭建了以通风为输入以室温为输出的模型仿真框图,并利用典型天气条件下的实测数据对仿真结果进行检验。仿真结果证明了该模型的有效性:在晴天和阴雨天,标准误差分别为0.755 8℃和0.096 3℃,仿真有效性指数分别为92.29%和92.76%。     

热辐射下汽车温度分布及隔热分析

为研究热辐射下汽车内部温度场分布及不同隔热措施下汽车温度上升状况,在COMSOL中运用表面辐射传热模块对汽车温度场进行仿真.首先在SolidWorks中建立普通小型汽车的三维模型,然后导入COMSOL并定义汽车不同部位材料属性,最后通过加载外部热辐射、表面漫反射等参数仿真了暴露在阳光下和停靠在阴影下两种状况汽车温度上升...     

寒冷地区日光温室水平地埋管蓄热效果研究

为研究寒冷地区日光温室应用太阳能土壤增温系统的地温变化情况和土壤蓄热效果,利用ICEM建立了二维水平埋管土壤蓄热物理模型,并基于试验工况运用FLUENT对典型日水平埋管与土壤的非稳态传热进行了数值模拟.结合试验数据和数值模拟进行分析,结果表明:白天土壤蓄积的热量可以保持夜间至次日系统运行前的土壤最低温度在10cm深处为...