整体翅片叉排热管散热器的传热特性研究

针对三维坐标系下,整体翅片叉排热管散热器的流动和传热特性进行数值模拟研究.分析了四个主要影响因素:翅片间距、翅片厚度、排间距和管排布对努塞尔数、流动摩擦因数和热阻的影响.管排布分别为4-3叉排和3-2叉排,翅片间距分别为6mm、7mm和8mm,翅片厚度分别为0.8mm、1mm和1.2mm,排间距分别为20mm、24mm和28mm.计算结果表明:随着翅片厚度的增加,摩擦因数减小,换热能力增强,热阻有所上升;随着翅片间距的增大,摩擦因数增大,换热能力提高,而热阻基本为增加趋势;当热管排列方式从4-3叉排变为3-2叉排后,摩擦因数增加,但Re较大时,摩擦因数趋于相同,换热能力明显下降,但热阻呈下降趋势.     

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。     

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。     

21700圆柱锂离子电池组风冷散热分析

以21700圆柱电池单体为研究对象,应用CATIA建立电池包三维模型,运用COMSOL平台进行散热有限元分析。以风冷对流换热的方式对电池模组进行散热,分析两种排列方式以及单体间距对电池模组散热性能的影响。发现单体交叉排列电池组与外界对流换热加强,散热效果较好;随单体间距的加大,电池组的散热效果更佳。分析结果为动力电池风冷散热系统设计提供参考。     

电动客车动力电池散热分析与优化设计

近年来,由于全球汽车数量的急剧增加,以汽油或柴油作为能源的传统汽车导致了严重的大气污染以及能源枯竭等问题,研发出实用的清洁能源汽车已经迫在眉睫。电动汽车的性能取决于动力电池组,电池组的工作温度对电池的性能影响极大,需要对电池组进行热管理。选取某型锂离子电池为研究对象,以强制风冷散热方式,使用CFD仿真软件对电池组进行2C放电状态下温度场仿真分析,通过比较两种电池组进出风口位置的温度场的最高温度以及温差以选择较优的一种电池组结构。     

基于不同工况温升规律分析的锂电池组散热方案优化

为了确保电动汽车行驶过程中锂离子电池组保持良好的工作性能,基于FLUENT软件对锂电池组在恒流放电下进行了温度场仿真,为了考察电池组不同工况的温升程度,分别建立了不同的整车行驶车速、坡度与电池组温升的关系,为开展电池组热管理提供参考依据,提出了基于温升变化规律的强制风冷电池组散热优化方案,同时通过对电池组不同工作条件下的仿真结果的比较,结果表明优化方案能实现电池组良好的散热,最高温度都控制在最佳工作温度范围内。     

双排圆柱孔气膜冷却效率叠加特性数值研究

为了获得双排圆柱孔气膜冷却效率的叠加特性,采用数值模拟的方法,分别研究了孔排距、孔排排布方式以及吹风比对冷却效率叠加特性的影响,并与经典的Seller冷却效率叠加公式进行了对比。结果表明：在顺排较大孔排间距下,孔排气膜间的相互干扰影响较小,数值模拟值与Sellers计算值相差较小,但顺排小孔排距和叉排结构下,数值模拟值与Sellers计算值相差较大,较大吹风比下,在孔下游区域,气膜再次贴壁效果明显,对近孔区冷却是不利的。     

过渡流下多列叉排圆柱列流动传热特性对比研究

为了在过渡流状态下对小型化换热器叉排管束群的传热强化机理进行研究,对三列、五列叉排圆柱列的流动传热特性的数值模拟结果进行了对比研究。使用Fortran程序对基于复合网格系统的三列、五列叉排模型在不同横向间距(Ps/D)下的流动传热特性进行数值模拟。研究结果表明(1)当Ps/D=3时,五列叉排圆柱列的传热强化效果最好,Ps/D=4时,三列叉排圆柱列的传热强化效果最好;(2)在叉排管束群中,第二列圆柱列的对流换热效果最好,后排圆柱列的对流换热效果依次降低。(3)在叉排管束群中,当圆柱列列数增加时,Ps/D增大时,传热强化效果不明显。     

高温环境下动力电池大倍率放电散热分析

以某18650锂离子动力电池组为研究对象,设计了一种液冷散热的方法,研究在高温环境下,电池大倍率放电时的散热效果,并探究三种不同的冷却液进出口位置和六种不同的散热管道位置对电池组散热性能的影响.结果表明:无论哪种冷却液进出口位置和散热管道位置均能使电池组最高温度、最低温度和最大温差分别不超过37℃、35℃和2.5℃;c...     

混合动力汽车镍氢电池热管理策略研究

为了预防电池组的热失控现象,对搭载一种镍氢电池组的混合动力汽车热管理系统策略进行了设计及验证。总结镍氢电池组的温度特性确定电池热管理系统的目标,分析电池组冷却系统得出影响电池温度的主要因素,提出一种模糊PID温度控制算法并结合电池组热管理系统目标设计了电池热管理系统策略。对采用这种温度控制策略的电池组进行了台架热平衡试验后又进行了整车高温试验。试验结果表明,当电池组处于高温环境且工作电流较大时,设计的策略能够保证电池组的最高温度、温差在合理温度区间内。     

动力电池组空间布局散热优化

蓄电池的性能是决定电动汽车整车性能的重要因素。介绍了蓄电池的散热状况,以镍氢动力电池为分析对象,对其充电过程中的热效应进行详细分析,并在ANSYS软件环境下模拟了电池单体的温度场,电池组的温度分布、自然冷却、风冷散热以及风冷串行和并行的流场,通过仿真结果的分析比较,对散热模型进行改良,设计优化了箱体散热片和散热孔,最终实现蓄电池组最优的设计方案。     

基于ANSYS的电动汽车动力电池温度场的研究

针对电动汽车动力电池在各种工况下的温升以及电池成组后温度场分布问题,应用有限元软件Ansys,对电池0．3C、1C放电至截止电压时的温升进行热仿真分析;对成组电池0．3C放电至截止电压进行了温度场仿真;对电池单体,分析了在电池上添加散热肋片时电池的温升。结果显示：随着电池放电倍率的上升,电池的温升越高,电池内外的温度不均匀性越大;电池成组后放电时会产生热量聚集现象,使位于中间位置的电池温度进一步上升;散热肋片能使电池最高温度下降2℃左右,但由于电池包中电池间隙太小导致其增加散热效果不明显。     

不同挤压载荷下圆柱形锂离子电池的失效机理试验研究

为满足电动汽车动力电池组耐撞性设计的要求,对不同机械滥用工况下锂离子电池单体的失效机理进行了试验研究。通过对三种不同容量的NCR18650圆柱形锂离子电池进行局部压痕和平面压缩加载试验,研究了锂离子电池样本的力-电-热响应,给出了失效电池样本的横截面破坏形式,具体讨论了加载形式和电池容量对锂离子电池失效的影响。研究结果表明,局部压痕和平面压缩将导致电池分别出现内短路和外短路两种触发失效模式。随着额定容量的提高,电池的承载能力降低,从而导致失效位移减小。机械加载形式和额定容量亦对电池表面温度变化有重要影响,局部压痕失效后电池达到的最高表面温度较高,中等容量电池的表面温度变化相对平稳。     

基于空气冷却技术的动力电池散热方式研究现状

电池温度是影响电池组性能的重要因素,高温会严重影响电池的容量和寿命,并对电池的结构产生不可逆的破坏,甚至会导致安全事故的发生,所以对电池组的散热是必要的。描述锂离子电池的热特性,阐述温度对动力电池的影响以及散热对于动力电池的重要性。介绍了动力电池常见的散热方式,重点介绍空冷散热方式的研究现状,并对强制冷却与主动冷却进行了对比。分析了强制冷却中的串行通风与并行通风,结果表明并行通风优于串行通风。     

Combined effects of channel curvature and rotor configuration on the performance of two-stage viscous micropumps

The combined effects of channel curvature and rotor configuration on the performance of two-stage viscous micropumps were studied numerically. The Navier-Stokes equations were simulated to investigate the performance of two-stage micropumps. The performance of two-stage micropumps was studied in terms of the dimensionless mass flow rate and dimensionless driving power. Four different rotor configurations were designed by changing placement of two rotors inside a microchannel: Two aligned and two staggered configurations. The aligned rotor configuration of type 1 is to place the two rotors along the convex wall, while type 2 is to place them along the concave wall. Numerical results show that the rotor configuration plays a significant role in the performance of two-stage micropumps. The channel curvature acts in a different way according to the rotor configuration. The mass flow rate of aligned rotor configuration of type 1 is greatly improved by the channel curvature, while it diminishes the mass flow rate of type 2. The maximum mass flow rate for the aligned rotor configuration of type 1 is obtained when the two rotors are placed at the junction of the circular and straight sections of the channel. The performance of staggered configurations is negligibly affected by the channel curvature. This characteristics is found due to rotation direction of the rotors. As the two rotors rotate in the opposite direction for the staggered configurations, the flow characteristics in the circular section is little affected by the channel curvature. The circumferential distance between the two rotors can be optimized in terms of the mass flow rate. The optimal value of the circumferential distance is about L = 1.4 for the staggered rotor configurations, and it is almost independent of the channel curvature. As the channel height increases, the circumferential distance becomes less significant for the staggered rotor configurations while it becomes significant for the aligned rotor configurations.

     

智能聚合物锂电池放电特性测试仪

聚合物锂离子电池广泛应用于各类便携式电子产品,电池的放电特性直接影响电子产品的可靠性。电池放电特性的人工检测方法既繁琐又容易出错,因此设计了智能电池放电特性检测系统,检测系统以MSP430单片机为控制核心,自动记录恒定电流放电时的电池电压及环境温度,设计了过放电保护电路防止电池过放电。使用该检测系统对多种容量的聚合物锂离子电池进行了放电试验,获得了电池在高温、低温和常温环境下的放电特性,为电子产品的工作可靠性提供了保障。     

粉末薄层选区激光烧结温度场数值模拟与实验研究

单层粉末的激光烧结温度场对三维结构熔结成型有着直接影响。通过对工程塑料粉末选区激光烧结过程能量作用形式的分析,构建了粉体与金属基板界面接触热阻的导热模型和扫描烧结的移动热源模型;利用有限元法对功率为10～25W,光斑直径为0.24mm的激光逐行扫描烧结过程的温度场进行了数值模拟;通过温度场分布模拟和激光烧结实验得到了单层厚度为0.5mm的PA6粉末行扫描间距的优化区间为0.3～0.4mm,获得了熔结质量较好、厚度均匀的平板形烧结物,为进一步优化工艺参数提供了基础。     

机车蓄电池在线监测与地面分析系统

针对目前机车蓄电池监测自动化程度低及设计复杂的现状,设计了机车蓄电池在线监测与地面分析系统。系统由车载主机和蓄电池信息采集装置(LEM蓄电池传感器)以及地面分析系统组成,实现对各单体蓄电池的电压、阻抗和温度的在线检测。地面数据分析系统通过采集的数据对机车蓄电池状态进行分析和预测,提供蓄电池不良状态预警信息,为机车蓄电池维修和更换提供指导。     

Mass-Spring-Damping Theory Based Equivalent Mechanical Model for Cylindrical Lithium-ion Batteries under Mechanical Abuse

An equivalent mechanical model with the equivalent physical meaning of mass-spring-damping is proposed for cylindrical lithium-ion batteries through experiments and theory. The equivalent mechanical model of a cylindrical lithium-ion battery consists of a spring-damping parallel unit. Therefore, a spring-damping parallel unit connecting a damping unit in series is selected to construct the constitutive characteristics of the battery under mechanical abuse. Comparison results show that the equivalent mechanical model can more effectively describe the mechanical properties of the batteries than most cubic fitting models, of which the average relative error of the equivalent mechanical model under different states-of-charge is less than 6.75%. Combined with the proposed equivalent mechanical model, the failure process of the batteries was simulated and analyzed using LS-Dyna and Hyper Works. Under rigid rod tests, failure occurred at the core and bottom of the batteries; under hemispherical punch tests, failure occurred at the core and top, consistent with the experimental results. The average prediction error for the failure displacement under different abuse conditions is less than 4% in the simulations. The equivalent mechanical model requires only a few parameters and can be recognized easily. In the future, the model can be used in safety warning devices based on mechanical penetration.     

车用大尺寸软包锂离子电池在高低温升 工况下的生热率测定

提出了一种电动汽车用大尺寸软包锂离子电池的生热率测量方法——热补偿法,研究了电池生热率与工作电流、温度之间的曲线关系,其有效性得到了常规热流计法的验证,最后结合这两种方法研究了电池在高、低温升工况下的生热特性。研究结果表明,基于热补偿法的电池生热率平均测算偏差低于5.6%;电池的生热率随工作电流的增大而增大,二者呈二次非线性关系;电池在高温升工况下的生热率随放电深度呈先降后升趋势,形似U型曲线;电池在低温升工况下的平均生热率较其在高温升工况下高约13.7%。提出的热补偿法具有精度高、成本低、简便灵活等优势,研究成果可为大尺寸软包锂离子电池的热模型建立和热管理系统设计给予指导。