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...     

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。     

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.     

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.     

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.     

电池液冷系统冷却板厚度对散热性能影响研究

带冷却板的电池液冷系统因体积较小、结构稳定及冷却效果好,得到了普遍的关注。之前的学者对冷却板材料、管路结构、环境温度和冷却液入口状态对冷却板散热性能的影响做了较多研究,但对于冷却板厚度对散热性能影响的研究却很少,因此利用流体力学仿真工具,对不同厚度冷却板的冷却模型进行有限元分析。结果显示,不同厚度冷却板下,电池模块温度变化较小,但冷却液出入口压降值变化较大。又进行不同放电倍率下,冷却液入口状态参数(温度与质量流率)的研究,发现冷却液入口温度与电池模块最高温度、最低温度之间呈线性变化;冷却液入口质量流率的变化可以同时引起电池模块最高温度和模块间温差的变化。     

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。     

基于双进双出流径液冷系统散热的电池模块热特性分析

选取双进双出流径液冷系统作为研究对象,采用试验的方法,对2并12串的电池模块热特性进行分析,结果表明：室温下,液冷系统的散热性能并不是随进液流量增大而改善的,而是呈现先提高后降低的趋势,进液流量为450L/h时满足最佳散热要求,同时也具有最佳的散热效率;电池模块中部间隙增大4mm时的散热性能同样不是随着进液流量增大而改善的,与原电池模块相比,最高温升和内部最大温差均有所降低,散热性能得到改善;35℃环境温度下,相同进液流量时的电池模块内部温差较室温时变大,
可见冷却液温度过多地低于环境温度并不一定会改善电动汽车液冷系统的散热性能,
而45℃环境温度下液冷系统的散热性能更差。所得结论为液冷系统散热性能分析提供了参考依据。
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基于分流式热沉的锂电池热管理系统研究

锂电池热管理的目标是为了确保电池组的最大温度和电池单体之间的温差在合适的范围内,本文通过数值模拟研究了分流式热沉和矩形直通道热沉对方形锂电池包在1C放电倍率下冷却效果,结果表明:分流式热沉具有更加优良的换热性能和热均匀性,在入口流量为0.03~0.27kg/s范围内,冷却液为进口为300K的水和乙二醇混合物,相较于矩形直通道热沉,分流式热沉可以将电池包的最大温度降低2°,电池单体的最大温差相较于矩形直通道降低最高可达72%。     

某电动车辆动力电池组散热研究

选择以液冷板作为电动车辆动力电池冷却方式的热管理系统为研究对象,采用仿真模拟的方法,应用有限元仿真软件Ansys建立动力电池-液冷换热器耦合模型,对不同截面流道下的液冷板对动力电池组温度分布的影响进行了研究,并以此为基础,提出导热强化方案,对比分析铝片与石墨片两种导热材料对于控制电池组温度与改善电池组温均性的影响.结果 表明:正方形截面流道较圆形截面流道更能有效降低电池组最高温度及流道进出口压差,但同时会增加电池组的温度不均匀性;导热强化方案可有效改善电池组温均性,但在控制电池组最高温度方面作用不明显,并且同等重量下石墨片的导热强化效果高于铝片.     

电动汽车锂离子动力电池冷却方案的对比研究

针对电动汽车磷酸铁锂离子电池(Li Fe PO4)在高温环境下寿命缩短、安全性降低的问题,为了保证其合适的工作温度范围,开展了动力电池组冷却方案的对比研究。运用Fluent软件建立了电池组-空气的三维流固耦合模型,计算了电池组在典型放电状态下的温度场分布,同时采取并行通风形式,以电池组内最高温度和最大温差值为指标,分析对比了不同温度、不同流量条件下,环境风强制对流冷却、空调风强制对流冷却及导热油强制对流冷却3种方案对各典型放电状态下电池组的冷却能力。研究结果表明,对工作中的电池组采取强制对流冷却措施是必要的,在较高的环境温度下,高流速的环境风冷却或较低温度的低速空调风冷却能够满足电池组冷却需求;导热油强制冷却能够以较低的流动速度显著降低各个倍率条件下工作的电池组最高温度及最大温差,是一种有效的冷却方案。     

基于Kriging模型多目标遗传算法的高功率动力电池包冷却性能研究

电芯温度对动力电池包性能的影响极大,为了降低某液冷型动力电池包在高倍率放电工况下的最高温度以及提升电池包的能量密度,对电池包模组进行冷却结构参数优化.首先建立了单体电芯放电发热模型和电池模组计算模型,并对电芯放电发热模型进行试验标定.接着以电芯间距和冷却液进口温度为优化变量,电池模组最高温度和体积为优化目标,最大温差、电芯间距和冷却液进口温度为约束条件,利用拉丁超立方法对优化变量进行参数化组合样本的建立,结合Kriging代理模型和多目标遗传算法对电池模组进行寻优求解,优化结果显示:相比于原始的最高温度下降了9.7％,最大温差下降了12.5％,电芯间距体积减小了7.1％.最后依照优化结果进行样件的试制并完成台架试验,优化结果与试验测试值具有良好的一致性,验证了优化方法的有效性,为提升电池包的散热性能和能量密度提供理论参考.     

[动力电池]基于电-热耦合模型的锂离子电池组热管理系统设计与优化

针对电池组放电过程各部位生热不均匀现象,研究了其生热机理,建立电池电-热耦合模型,得到电池单体电流密度及生热速率在电芯上的分布规律。基于该生热规律模拟电池模组在不同放电倍率下的温升,根据电池模组的热物性参数及冷却要求(电池模组温度控制在25~40℃,温差小于5℃)计算冷却水流速,并设计相对应的水冷结构。对比研究不同放电倍率、不同厚度导热板的电池模组仿真结果,得到最优导热板厚度(0.5 mm)。最后根据仿真结果对水冷系统进行优化,进一步减小了电池模组的温差。     

内置式温差发电器流固耦合数值仿真

建立了内置式温差发电器的物理和数学模型,并对该模型进行了详细的阐述,网格划分和数值仿真完成后,得到了稳态下内板的温度分布场。通过对内板温度场的研究和分析可以得到结论:降低冷却液温度和提高冷却液流速有助于提高内置式温差发电器的发电性能,梅花形结构内板的内置式温差发电器的发电性能比一字形结构内板的内置式温差发电器的发电性能更好。该结论对提高内置式温差发电器的发电性能和优化内置式温差发电器的结构有着重要作用。     

液冷计算机用冷却液综述

随着微电子技术的发展,芯片的功耗越来越高,热设计已经成为计算机热设计面临的重要挑战。液体冷却是解决计算机上大功耗芯片散热的一个较佳途径,冷却液是带走液冷计算机热量最主要途径之一。冷却液的性能参数对计算机的温度有很大影响,液冷计算机使用不同冷却液时芯片的温度差异很大。液冷计算机选择冷却液时不能只考虑与热性能密切相关的参数,还应包括黏度、腐蚀性等参数,这些参数与液冷计算机的可靠性密切相关。文中首先介绍了液冷计算机对冷却液的需求,然后介绍了冷却液的分类及其理化参数,最后给出了选择冷却液的建议。     

微通道液冷冷板的设计与仿真分析

介绍了微通道换热的研究现状,基于微通道液冷冷板设计理论,对微通道液冷冷板进行了设计。通过对微通道液冷冷板进行仿真分析,得到在不同功耗下系统所需的流量及对应的芯片温度和冷板压损,同时得到流量功耗曲线和流量压损曲线。     

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。     

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。     

FSEC电动汽车电池组的组装工艺研究和热仿真分析

综合考虑工作环境、电动汽车结构、散热的需要等因素,对电池组的结构和布局进行设计。然后利用有限元分析对电池组模型进行仿真分析,来了解电池组工作过程中的热温度场分布情况。结果表明:设定电池组在1C下放电,在不考虑散热风扇的作用时,靠近通风口位置的单体电池或者模组温度相对较低,说明固定框架和支架的镂空设计可以起到良好通风散热的目的。而单体电池的温度差为9℃,在实际工作中,当温度达到35℃时,散热系统会自动开启,所以仿真结果与实际情况会存在一定误差。     

电池液冷系统的应用与验证研究

在简要介绍电池系统热管理技术的基础上,阐述了电池液冷系统的结构、工作原理及其控制策略,重点对电池液冷系统的冷却效果进行了验证对比。试验结果表明,使用电池液冷系统能够提高电芯温度一致性,能够降低电池温度、使电池系统温度保持在较为合适的范围内,进而延长电池系统的使用寿命。