工程机械动力电池液冷结构分析及温度优化

针对电动工程机械动力电池的温升发热导致温度分布不均及局部温度过高的情况,设计了动力电池组液冷散热结构的初步方案,建立了电池组液冷模型,设计不同冷却电池的管道结构,通过ANSYS Fluent对其进行温度场仿真,仿真结果表明:采用双进双出的双向液冷管道布置方式可以更好地降低电池的最高温升并将电池组的最大温差维持在5℃之内。对比不同冷却液入口流量下电池的温度分布,表明电池组的最高温度和最大温差随着冷却液流量的增加而降低。     

动力电池组液冷散热仿真与实验研究

以某三元软包锂电池组成的实车电池组作为研究对象,采用一种基于口琴管的液冷方案,用COMSOL Multiphysics软件模拟研究冷却电池组的温度分布.得出结论:基于口琴管的动力电池组的液冷方案,在电池1C倍率放电结束后,测点最高温度为43.2℃,单体电池之间的最大温差为0.9℃,可以同时满足电池所需的降温和均温要求.通过实验对数值模拟进行验证,此方案能满足动力电池在正常温度范围内工作.     

磷酸铁锂电池组液冷方案数值研究

应用COMSOL仿真软件构建磷酸铁锂电池的电化学热耦合模型,针对电池组设计具有蛇形通道的冷板液冷结构,对冷却液入口温度、流速和截面形状对电池组冷却效果的影响进行对比分析.结果表明,在边界条件相同的情况下,较低的入口温度和较大的入口流速能带来更好的冷却效果,为电池热管理的液冷方案提供了研究基础.     

一种基于干湿分离动力电池液冷系统的热管理研究

动力电池作为新能源车核心部件,其工作的可靠性、安全性尤为重要。当前主流的电池热管理方式为液冷板安装于电池模组上壳体中,位于电池模组下方,这种布局方式,如果液冷板发生泄漏,冷却液会直接漏入电池模组上壳体中,对动力电池安全造成很大的隐患。本文简要阐述一种干湿分离的动力电池液冷方案^[1],即在水冷系统与电池模块之间增加一层隔离板,类似“三明治”结构,热传导路径：模组底部—导热材料—隔离板—导热胶—液冷板,可以达到“干湿分离”的效果,即使冷却液泄漏也不会影响电池模组的安全性,极大地提高了动力电池的安全性能。     

锂离子电池模组热扩散结构的优化

液冷具有良好的散热性能，对于保证锂离子电池模组在适宜的温度下正常工作具有重要意义。这里提出了一种新型的复合液冷的热扩散结构，冷板位于电池的下方，并通过导热柱和热扩散板与电池的侧面连接，这样既可以避免漏液造成电池短路的风险，又可实现电池底部和侧面协同散热。通过正交试验设计和数值模拟相结合的方式，对液冷结构参数进行热性能优化。由极差分析和方差分析可知，导热柱半径对电池模组的热性能影响最大，其次是导热柱高度和散热板厚度，而电池间距的影响最小。当导热柱半径为3mm，热扩散板厚度为2mm，导热柱高度为45mm，电池间距为4mm时，可以获得最佳的冷却性能，该优化方案即使在低流速下（0.01m/s），也能将电池模组的最高温度和温差分别控制在50℃和4.7℃以下。     

集成固相焊接方法在液冷板制造中的应用

为了提高6063铝合金翅片式大宽度流道液冷板的散热性能和焊接可靠性,满足雷达系统功放组件高集成、大型化带来的热耗快速增加的散热需求,文中提出采用2种固相焊接方法(扩散焊和搅拌摩擦焊)集成完成液冷板的制造方案,明确了集成焊接方法的工艺性结构设计要求,验证了工艺制造路径,仿真分析了集成焊接方法对结构刚性的影响。结果表明,集成焊接方法能够实现液冷板的高质量焊接,焊后结构刚性得到大幅提高。某功放组件采用集成固相焊接方法成功成型了液冷流道,其焊接质量满足设计要求,在1.5 MPa服役压力下的流道表面变形量仅为0.015 mm。     

钢制多通道结构液冷板散热特性仿真分析

不锈钢多通道液冷板相比传统铝合金液冷板具有强度高、耐蚀性好、成本低等优点。基于Fluent软件建立了钢制多通道电池包液冷系统的CFD仿真模型，分析了不同通道数液冷板对电池温度和进出口压差的影响规律。结果表明：电池的温度随着液冷板通道数增加而降低，当通道数增加到46以后，对电池温度的影响逐渐趋缓；进出口压差随着液冷板通道数增加而增大，当通道数大于46,其进出口压差呈指数形式上升，综合考虑散热效率和泵功耗，获得了最优通道数及液冷板流道结构。在该结构基础上，对冷却液进口速度和冷却液温度进行了模拟分析。结果表明：冷却液进口速度越大，电池温度越低，但是冷却液进口速度达到0.5 m/s后出现热饱和现象；冷却液温度降低会降低电池的最大温度，但同时会增大电池的最大温差，综合考虑最大温度和最大温差，采用冷却液进口温度控制在25℃较为合理。     

高密度S形流道冷却板的优化设计

锂离子电池的最佳工作温度范围为0~40℃,且单体电池温度分布越均匀,工作性能越好;高密度S形流道冷却板被广泛应用于锂离子电池液冷的散热设备中,而在其散热过程中电池包存在温度分布不均的问题。为解决该问题,文中提出了在原S形流道的结构基础上设立了并联流道和设立分支流路的优化设计方案;利用三维建模软件建立各冷却板的几何模型,再使用FLUENT软件对各冷却板的散热模型进行仿真。结果证明两种经过优化的冷却板均温性都得到了有效提升,且流道设立分支流路的冷却板均温性最佳,达到了优化冷却板均温性的目的。     

基于CFD仿真的分流翅片液冷板传热特性研究

锂离子电池的化学过程将产生大量的热,必须对产生的热量进行管理,防止温度过高导致电池性能衰减.针对具有分流翅片液冷板的方壳锂电芯模组建立了三维模型,并对模组在1C、2C和3C的放电倍率下,仿真研究动力电池模组的温度分布和液冷板内部的传热特性.结果表明,模组顶部温度高于底部温度,并且随着放电倍率增大,模组最大温差也增大,而电芯平均温度分布情况相似.冷却液温度由入口到出口处逐渐升高,分流翅片有效加强了冷却液的局部流动,提高了冷却液与电芯的传热效率.     

电池热管理系统散热结构的设计和仿真

为了更加有效地控制电动汽车电池的工作温度,研究了一种铝板/相变材料/液冷电池热管理系统散热结构,采用CFD软件模拟仿真。研究了铝板厚度、水管数量、质量流量、导热系数、相变温度和进水温度等因素对电池散热的影响。通过对电池温度场的模拟仿真,合理控制因素之间的相互影响,将参数取值进行优化,使电池的最高温度和最大温差能够控制在44.19℃和3.18℃,此温度能够很好地满足电池的工作温度,表明铝板/相变材料/液冷相结合的新型散热结构能够较好地控制电池的温度均匀性和有效性。