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]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。     

动力锂电池温度场仿真分析

动力锂电池是纯电动汽车的核心部件,性能受温度影响较大,较高的温度会减少电池的循环使用寿命,甚至造成燃爆事故。针对锂电池在工作过程中的发热问题,根据电化学反应理论与电池生热理论,建立了基于NTGK模型的电化学-热耦合模型并进行仿真分析,得到了不同放电倍率下电池的最大温升和最大温差的变化情况。搭建试验平台对仿真结果进行试验验证,结果表明,试验温度变化曲线与仿真分析结果基本吻合,验证了模型的可行性,且随着放电倍率增大,电池的温升越快,最高温度和最大温差越大。     

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。     

电动汽车电池热管理系统温度控制方法研究

本论文研究电动汽车电池热管理系统温度控制方法,BMS根据实时采集的温度参数和预先设定的条件,使电池包热管理系统能够自动在电池冷却模式、电池加热模式和电池低温散热模式之间进行切换,使电池包内电芯温度趋于一致。本发明的电动汽车电池热管理系统温度控制方法,通过在电池包内设置TCU,可以集中管理电池包加热回路和冷却回路,且可根据实时采集的电芯温度调整TCU内比例阀开度,以实现温度分区域精准控制,从而提高电池包内部电芯温度的一致性。     

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。     

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%。     

动力锂电池自动配组方案研究

在动力锂电池PACK包生产组装过程中,电芯的分档选取、配组方案直接影响了电池包的质量和电芯的利用率。为了有效地提高电池包的质量,提高生产效率,在考虑了单个电芯之间一致性的同时对每个生产计划的电芯进行最优化利用。首先对电芯进行分档,并根据各档电芯不同组合所得到的模组电芯间的一致性和电芯的利用率对配组方案进行优化求解,得到最优方案;然后再对剩余电芯进行循环选取,直到一个工作计划结束。经过利用MATLAB进行运算仿真以及在装配线上进行生产试验,结果证明此方案是有效可行的。     

轻型纯电动商用车动力电池冷却性能分析

以国内某轻型客车用电池包为研究对象,对现有电池冷却方案进行了性能试验对比和数据分析,分析结果表明:单一试验工况自然冷却温升缓慢,前后两箱温升趋势一致,温差小,一致性好。强制冷却方式风道进口处因受到舱内较冷空气流影响,温度最低点出现在进口侧,且前箱出风口不顺畅,后箱产生的热量带到前箱后不能及时排出,导致前箱比后箱温度普遍要高些,电池最高温度点在前箱的总正、总负极柱点;温差大,一致性差。顺序试验工况电池最高温度自然冷却比强制冷却高4℃,温差自然冷却比强制冷却低10℃左右。通过分析,确定了电池最终的冷却形式,为后续同类纯电动车型电池冷却设计提供了考核方法和相关参考依据。     

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。     

基于开关液压源的深海水压型能量供给技术研究

提出一种在深海海底直接利用海水的压力进行发电的能量供给技术,并将开关液压源理论应用于其海水液压马达的驱动控制,实现了流量的复用以及输出转矩与负载的自动适应,大幅度提高能量的转换效率。在此基础上,提出相应的输出电压控制方法,并进行了理论分析和仿真研究。结果表明,该系统具有良好的抗干扰能力,但响应速度相对较慢。     

超声功率对引线键合强度的影响

采集键合试验的PZT驱动功率及对应键合点的剪切测试力数据,作为超声功率和引线键合强度的表征.试验中的键合力、温度和时间分别设置为4.7 N、室温和100 ms.在这种典型的工业工艺键合参数下,通过改变超声功率比(设定超声功率与最大可调功率之比)来改变超声功率,研究了超声功率对引线键合强度的影响规律.试验中超声功率比在15%～100%之间做了20种设置,共进行了20组1 000次键合试验.结果表明:超声功率小于3.5 W时,键合强度受超声功率的影响规律明显,即当超声功率小于1.0 W时,增加超声功率将增加键合强度,并减少剪切测试力为0的情况;大于1.6 W后则反之;而在1.0～1.6 W之间则可获得稳定可靠的键合强度,也就是在上述试验条件下的键合窗口;超声功率超过3.5 W后,规律不明显.此外,超声功率除受超声功率比这一可控因素影响外,还受基板质量不均匀、劈刀与铝丝间约束不确定等随机因素影响,超声引线键合是一个敏感的过程.     

新型大功率软开关弧焊逆变器的研究

提出了一种采用激磁电感,配合漏感和分布电感,实现大功率零电压软开关的新型电路拓扑,分析了实现大功率软开关的关键问题。成功地将电流注入移相控制技术和大功率软开关技术相融合,研制的新型大功率软开关弧焊逆变器实现了全范围软开关。     

TIG焊接触式引弧系统研究

在阐述了ＴＩＧ焊模拟型晶体管弧焊电源的优异控制性能与其功耗大、效率低的矛盾后，论述了开发接触式引弧系统的必要性及其实现所必须解决的技术关键──控制系统及钨电极／工件的粘连及污染。还就控制系统设计中的信息拾取、信息处理和抗干扰等问题进行了详细的分析，并描述了采用双电压比较器及延迟滤波器的必要性及其工作原理。对钨电极／工件的污染问题，也给出了定性及半定量分析的结论。无论从钨电极的极限引弧次数还是零件的渗钨量，接触式引弧都较高频引弧为好。并对研制的接触式引弧系统的动态品质进行了解析求解和操作试验，证实了设计系统的可行性及可靠性。     

WINDOW AND OVERLAP PROCESSING EFFECTS ON POWER ESTIMATES FROM SPECTRA

Fast Fourier transform (FFT) spectral processing is based on the assumption of stationary ergodic data. In engineering practice, the assumption is often violated and non-stationary data processed. Data windows are commonly used to reduce leakage by decreasing the signal amplitudes near the boundaries of the discrete samples. With certain combinations of non-stationary signals and windows, the temporal weighting may attenuate important signal characteristics to adversely affect any subsequent processing. In other words, the window artificially reduces a significant section of the time signal. Consequently, spectra and overall power estimated from the affected samples are unreliable. FFT processing can be particularly problematic when the signal consists of randomly occurring transients superimposed on a more continuous signal. Overlap processing is commonly used in this situation to improve the estimates. However, the results again depend on the temporal character of the signal in relation to the window weighting. A worst-case scenario, a short-duration half sine pulse, is used to illustrate the relationship between overlap percentage and resulting power estimates. The power estimates are shown to depend on the temporal behaviour of the square of overlapped window segments. An analysis shows that power estimates may be obtained to within 0.27 dB for the following windows and overlap combinations: rectangular (0% overlap), Hanning (62.5% overlap), Hamming (60.35% overlap) and flat-top (82.25% overlap).     

液压动力系统运行状态识别技术研究

以机械工程中液压动力系统为对象 ,在理论分析以及大量试验研究的基础上 ,给出了基于电流信号功率谱特征的液压动力系统 4种运行状态标准模式。提出了基于灰色关联度计算的模式识别方法 ,该方法能很好地识别出液压动力系统正常以及电动机故障、机械故障、油泵故障的发生。此外 ,灰色关联度算法简单、计算量小 ,可以实现在线监测。     

耦合板结构振动功率流传递特性研究

针对具有特殊结构和特殊边界条件的带孔口型耦合板结构不易求得振动问题解析解的这一情况,将结构有限元动响应分析方程的应用推广到板壳振动功率流理论计算中,用以分析耦合板结构振动能量传递特性。首先建立带孔口型耦合板结构模型,应用Abaqus软件中的稳态动力学分析法对其振动功率流进行分析计算,得到结构共振频率处的传递路径图,从而能直观描述结构振源和振动能量传递形式;其次研究施加阻尼器对振动功率流传递路径及其数值曲线的影响。研究结果表明,振动功率流的分析及阻尼器的施加,为耦合板结构的减振降噪提供一定的依据。     

基于匹配滤波的液压流体颗粒污染度检测

为准确的确定液压流体的污染状态,及时地对液压系统进行主动预防性维护,提出了采用匹配滤波原理进行微弱颗粒信号幅值检测的新方法。讨论了匹配滤波器的基本原理及匹配滤波器应用于信号幅值检测时滤波器系数的确定方法并进行了检测误差分析。在对检测系统特性进行分析的基础上,设计了广义匹配滤波器并应用于液压流体污染度检测系统。结果表明该滤波器具有设计简单、计算时间短等优点,能够从强背景噪声中提取出微弱的颗粒信号并很好地恢复了原信号的幅值,有效地提高了检测系统的检测精度和在线检测能力。     

基于ANSYS的助力外骨骼液压动力单元热分析

为了实现助力外骨骼长时间稳定可靠运行的目的。以助力外骨骼原理样机液压动力单元为研究对象,采用傅里叶级数拟合方法建立了助力外骨骼运动学模型,分析助力外骨骼液压系统,得到助力外骨骼液压动力单元所需散热功率。利用Ansys仿真软件对助力外骨骼液压动力单元进行建模和热仿真,分析助力外骨骼液压动力单元实际散热功率和温度场,针对助力外骨骼液压动力单元温升问题提出相应的解决方案。     

STUDY ON POWER SPARE COEFFICIENT OF ELECTRICAL MOTOR IN LARGE PUMP STATION BASED ON RELIABILITY

Characters of head of low head pump station and the pump shaft power are analyzed. Influence of each single factor on pump shaft power is expressed as change of specific shaft power (non-dimensional) and the probability density function is determined. Influences of multiple factors on pump shaft power are analyzed. Method of calculating none over-loaded probability of motor by integration by successive reductions is put forward and then relation between power spare coefficient and none over-loaded reliability of electric motor is established. Influences of all factors on pump shaft power being considered completely; power spare coefficients of motor are calculated in three kinds of heads (changing and unchanging), two kinds of dirty-out conditions. Electrical motor power spare coefficients should be chosen as 1.20-1.44, 1.11-1.19, 1.09-1.14 respectively when pump heads are 4, 7, 9.5 m. The results mean much to reasonable choose of electrical motors in large pump stations, increasing reliability of pump u