基于导热胶均衡散热的锂电池温度场研究

针对电动汽车动力电池在不同放电倍率下存在温升发热导致的温度分布不均及过热现象,以锂离子电池为研究对象,建立单体电池的发热模型,仿真分析不同放电倍率下的温升情况,并与实验探究的单体电池发热情况进行对比。在验证单体电池发热模型正确的前提下,仿真分析电池模组发热以及在模组间隙填充不同性能的导热胶温度场情况,研究不同导热胶在不同放电工况下的均衡散热效果,结果表明:使用热物性参数较好的导热胶可以明显降低电池的温升与温差,电池温度分布也更加均衡,起到一定的散热效果,这可作为纯电动汽车整个电池包均衡散热性能优化的基础。     

考虑热辐射效应的锂离子电池温度场仿真分析

温升是影响锂离子电池力学性能和使用寿命的主要参数。研究了热辐射效应对温度的影响,首先建立了圆柱型电池传热模型,针对ICR65/400锂离子电池数值分析了热辐射系数对电池内部温度场变化的影响;然后讨论了放电倍率、对流换热系数和环境温度对热辐射的影响;最后在高放电倍率、自然对流和低温环境下,对有无热辐射效应的温度场进行了比较。结果表明:圆柱型锂离子电池放电过程中最高温度出现在电池中心处,最低温度在电池表面;当放电倍率、环境温度和对流换热系数不变时,热辐射系数越大,电池散热越快,体系降温速率越快,达到热平衡时间越短;电池放电倍率越高,其生热速率越快,热辐射的散热效果越显著;当对流换热系数和放电倍率不变时,环境温度越低,其与电池温差越大,热辐射的散热效果越显著;当环境温度和放电倍率不变时,对流换热系数越小,热辐射的散热效果越显著;热辐射效应可有效降低电池内部温度。     

风冷式CPCM锂离子电池热管理系统性能分析

针对圆柱形锂离子电池,提出一种风冷式膨胀石墨(EG)石蜡复合相变材料(CPCM)电池模组散热结构.建立了该电池模组的热仿真模型并进行数值模拟,结果表明,EG的质量分数为12％时,电池模组的最高温度及温差同时达到最低值;电池模组进行连续1C充电/3C放电充放电循环,空气流速为3m/s时,在两次充放电循环过程中,每一个时刻都能将电池模组的最高温度及温差控制在合适的工作范围内.在环境温度为37℃时,该热管理系统能将电池模组的最高温度控制在50℃以内,温差控制在5℃以下.     

电动汽车用电池组的热性能

结合电池成组在电动汽车(EV)上的应用,研究锂离子电池特性与温度的关系、电池组的传热及散热方式。以LP2770134为单体电池,由6个11串5并模组、2个7串5并模组和2个8串5并模组构成100 Ah电池组,在不同放电倍率、不同环境温度下对电池组进行热仿真和实测。在同样的放电倍率下,环境温度升高,电池组温升加大;环境温度升高时单体电池的温度差异增大,部分单体电池温度超过了使用温度(环境温度为40℃时,单体最高温度达到51.5℃)。     

基于时变流体温度的锂离子电池组传热分析

针对板式液体热管理系统,以软包装三元正极材料锂离子单体电池及电池模组为研究对象,建立单体和整包电池的传热计算模型。基于整包电池模型,分析恒定和时变流体温度对电池模组传热特性的影响。电池包中心或边缘处模组换热条件的差异,对冷却的最高温度和加热的最低温度影响甚微,对最大温差影响不明显。流体恒温的假设在传热计算时会高估系统对模组温度最值的影响;在散热计算时会低估对模组最大温差的影响。在25℃下以1 C放电,线性、指数型流体温升模型最高温度分别比恒温模型高3. 34℃和2. 54℃;在-10℃下以25℃的流体对电池进行加热,线性、指数型流体温升模型最低温度分别比恒温模型低4. 06℃和4. 36℃。     

极端工况下动力锂电池模组散热特性研究

针对基于膨胀石墨/石蜡复合相变材料(composite phase change material, CPCM)电池模组在极端工况下的散热性能问题，提出采用高导热石墨片(graphite sheets, GS)来提高方型动力锂电池模组在大倍率充放电循环工况下的热管理性能，建立了基于CPCM/GS电池模组二维热模型，利用曲面响应法探究了大倍率放电工况下石墨质量分数、CPCM压缩密度对电池模组散热性能的影响，以及在充放电循环工况下GS对电池模组温控和温均性能的影响，结果表明随着石墨质量分数和CPCM压缩密度增加，电池模组最高温度和最大温差均减小；在充放电循环阶段，与CPCM模组相比，CPCM/GS模组表现出更好的温控和温均性能。     

18650动力电池组不同布置形式的热特性影响研究

针对不同布置方式的动力电池组,以圆柱锂离子电池为研究对象,建立了18650电池热力学模型,并进行了1 C和3 C下的放电实验,实验测得的截止电压和表面平均温度随放电容量的变化曲线与仿真结果基本吻合,模型准确。基于该模型,分析了电池间距大小不同、分布方式分别为对齐排列和交叉排列的电池组的电池热特性。结果表明,间距较大时,散热越好,电池平均温度越低,温差越小;间距相同时,交叉方案的散热优于对齐方案。这为动力电池组的布置和优化设计提供了重要参考。     

动力锂电池组液冷散热分析及优化

为解决动力锂电池组散热问题,建立三维生热与传热模型进行数值计算。在1 C、2 C、3 C放电倍率下,计算结果与实验数据进行了对比,表明了电池仿真模型的准确性与适用性。再以3 C放电倍率为基础,进一步数值分析电池散热系统的传热及直接液冷的冷却;为提高冷却效率,将原平滑壁面改为肋条结构,数值计算结果表明,从无肋条到肋条高度为10 mm,电池单体的最高温度降低了13.1℃,降低30%;单体的最大温度降低了12.7℃,降低74.3%;电池间的最大温差降低了13.1℃,降低了72.8%,有效地提升了电池温度的均匀性,使电池组工作的温度控制在合理的范围之内。     

锂离子电池组风冷散热仿真与优化

建立锂离子电池组的强制风冷散热结构初始几何模型,并进行CFD仿真条件和参数设置。利用FLUENT对该模型进行2 C放电倍率下的空气流场和温度场仿真分析。为了验证仿真结果的准确可靠性和评价仿真模型的合理性,搭建了锂离子电池组的温度测试实验平台进行验证。结果表明,仿真模型与实验模型的温度变化趋势较吻合,说明CFD仿真模型较合理有效,仿真结果较可信。在此基础上,通过对进风角度、出风角度和电池间距三个结构影响因素进行单因素分析,得到优化模型,与初始模型相比,其电池组最高温度和温差分别降低了1.859和0.363 K。     

乙二醇对18650动力锂电池组温度场影响研究

将乙二醇作为冷却工质,并且建立18650动力锂电池组模型,将冷却液流速,电池组的放电倍率作为变量,通过流固耦合热仿真,对温度云图、最高温度、电池组和电池间的温度差等结果进行分析,得出在不同放电倍率条件下,冷却液体流速对电池组温度场的影响规律。结果表明采用液体冷却能有效控制电池组最高温度,得到良好的均温效果;增大冷却液流速,能够有效降低锂电池组的最高温度,而且用乙二醇作为冷却液体能有效地控制锂离子电池间的温差,并且随着流速的增大,电池组的最高温度与温差变化趋于平缓。