基于主被动冷却耦合的棱柱电池热管理系统研究

随着电动汽车电池包容量的增加和电池单元能量密度的提高,电池的热管理已经成为当前电动汽车设计制造过程中的重点和难点。本文基于单个电池单元和电池模组逐级热分析的方法,在电池模组的热管理系统中,引入液冷板作为主动式制冷,同时采用风冷和均热板作为被动式制冷。首先,通过对单个电池单元进行细致建模,计算得到不同电池单元放电倍率下的产热量。然后,对组装成的电池模组进行主动和被动热管理系统的建模。接着,分别对两种不同的热管理系统—风冷与液冷耦合系统、液冷与均热板耦合系统进行最高温度和温度均匀性的模拟仿真,并选择冷却性能更优的结构。最后,对选定的热管理系统在不同质量流量下对系统冷却效果的影响进行优化设计。研究结果表明,随着冷却液流量的增加,最高温度呈现下降趋势,且在2.125 L/min之后冷却效果趋于平缓。综合考虑冷却效果和系统能耗,2.125 L/min的进口流量是在液冷与均热板耦合系统下的最佳选择。     

退役锂离子动力电池储能系统风冷热管理仿真

为研究退役动力电池储能再利用过程的热管理方法和运行方案,基于退役锂离子动力电池储能系统,设计了风冷热管理的方案和运行策略。建立了舱内退役电池簇的数学物理模型。仿真了不同风量下磷酸铁锂(LFP)电池簇和三元镍钴锰(NCM)电池簇的温度分布,对比分析了有无风冷热管理时电池簇的热行为。结果表明:风冷热管理能满足适宜退役动力电池正常工作时的温度范围;对于磷酸铁锂电池簇和镍钴锰电池簇,增加风冷系统后,簇内电池最大温差可由无风冷时的10 K降低至4 K左右,电池的最大温升由30 K降低至10 K左右。该研究可为退役动力电池储能系统的高效热管理提供借鉴。     

液冷储能电池冷却系统的研究∗

当前储能电池的冷却以风冷散热为主,但风冷散热存在电池组散热效率低、系统噪声大、产品环境适应性 差等问题,给储能系统的推广应用带来了挑战.液冷系统具有换热系数高、比热容大、冷却速度快等优点,可将储能 电池组温升控制在更小范围内,有助于延长电池组的循环寿命.因此,更高效的储能液冷冷却系统成了工程技术人员 争相研究的新课题.通过研究锂离子电池的温度特性、冷却系统原理、不同冷却设备的特点等,提出了一种液冷储能 电池冷却系统方案,为储能电池的液冷冷却提供借鉴.     

锂离子电池热管理系统综述

锂离子电池对温度较敏感,在不同温度下会发生复杂的电化学反应。温度过高或过低均可能引起电池性能衰减,甚至诱发热失控,需要引入热管理系统控制电池温度,改善模块温度均匀性。根据传热介质的不同,将热管理技术分为风冷、相变材料、液冷和热管,分析各技术在应用中的优缺点和改进策略。从成本、控温效果和持续性等方面,对各技术进行多角度的综合性分析和评价,以明确适用范围。对多种技术相结合的耦合式系统进行可行性分析。     

锂离子电池储能热管理技术应用现状分析

我国电化学储能产业发展迅速,锂离子电池储能应用安全性仍然面临巨大挑战。其中,温度是影响锂离子电池安全运行的重要因素,合理的温度范围和温度分布一致性是确保大规模电池储能系统安全性和长寿命的关键参数。总结了温度对锂离子电池充放电效率、循环寿命和安全性的影响规律;归纳了风冷、液冷、相变及热管四类主流电池热管理系统(BTMS)应用中的关键影响参数及发展现状,分析了不同热管理(BTM)关键技术发展方向;从散热效率、散热速度、成本等角度对比分析了不同热管理技术的优缺点,并对未来热管理技术应用趋势进行了探讨。     

风冷质子交换膜燃料电池的运行特性

风冷电堆简化了常规电池电堆的冷却和供气系统,使其便携性能得到了极大的提高.通过组装19片风冷燃料电池堆,研究了不同的风量、运行温度以及阳极尾气排放方式等对电池性能影响.结果表明:风冷电堆运行风量过大或温度过高会导致膜失水而降低电池的性能,同时阳极尾气采用脉冲排放时能提高电池性能并降低燃料的消耗量.     

变接触面圆柱形锂电池组液冷散热的热特性

设计了一种液冷散热的新方法,考虑到沿液冷管道,经过热量的累积,末端的温度高于前端,因此在沿流道方向设定接触面积阶梯变化的散热铝块,电池热量通过铝块传递到液冷管道,显著改善温度的均匀性.采用STAR-CCM+软件模拟的方法,对比接触面变化与等接触面的热性能,结果显示,相对于接触面积恒定的模组,变接触面积的模组冷却效率提高4.82％,温度一致性程度降低1.1℃.     

基于非均匀翅片液冷板的电池热管理性能研究

为有效降低动力电池组最高温度和减小温差,减少液冷板质量和泵的功耗,提出非均匀翅片液冷板设计.Fluent软件建立了非均匀翅片液冷板与动力电池的流动传热耦合模型,通过实验获得电池在5 C放电条件下的产热率,研究该工况下固定几何翅片、X方向非均匀翅片和Y方向非均匀翅片对热管理系统性能的影响,结果表明翅片直径沿Y方向递增可显著改善温度均匀性、降低压力损失和质量.与传统并行微通道设计相比,非均匀翅片液冷板设计使液冷板质量、水泵功耗、温度标准偏差分别降低30.39％、11.2％和3.24％,最高温度降低1.33℃.     

车用锂电池散热方法研究

综述了锂离子电池冷却方式的最新研究进展,包括风冷、液冷、相变冷却和热管冷却,并分别对每种冷却方式进行了归纳与分析。指出了目前研究的不足之处,多从冷却效果出发,较少考虑系统的质量、能效,及是否有利于电池箱体在整车内的布置等。提出了未来锂离子动力电池热管理系统的研究方向,为后续研究提供参考。     

基于风冷散热的锂电池热管理数值模拟研究

圆柱形锂离子电池布置方式和热物性参数对电池的热特性及安全性具有重要影响.首先建立了18650型LiFePO4单体电池产热模型以及电池组散热模型,分析了排布方式、电池间距等电池模块几何参数以及径向导热系数等热物性参数对电池模块散热特性的影响.结果表明,电池的间距越大,其平均温度越低,温差越小,散热效果越好;单就冷却效果而言,叉排排布结构最优,综合考虑电池模块的能量密度和冷却效果,六边形排布结构最优;径向导热系数由0.2174 W/(m·K)增加到1.7174 W/(m·K)时,电池最高温度由306.15 K降低到302.90 K,减小了3.25 K,电池模块温度分布更加均匀.研究为基于风冷的锂离子电池组热管理系统结构的设计和优化提供了重要参考.