风冷式车用锂离子动力电池包热管理研究

利用CFD软件对串行风冷式18650圆柱锂离子动力电池包的散热效果进行研究,探究了电池排布方式、电池间距及进风口风速对电池包温度场分布的影响,并设计实验对仿真模型进行了验证。仿真结果表明:当电池以2 C放电时,采用顺排排布的方式布置电池最有利于电池组的散热;减小电池间距可以抑制电池组的最高温度,当电池间距为4mm时电池组的温度均匀性达到最优;提高进风口风速能显著提升电池包的散热效果,当风速达到4 m/s时,电池组的最高温度为307.2 K,满足设计要求。     

电动汽车用电池组的热性能

结合电池成组在电动汽车(EV)上的应用,研究锂离子电池特性与温度的关系、电池组的传热及散热方式。以LP2770134为单体电池,由6个11串5并模组、2个7串5并模组和2个8串5并模组构成100 Ah电池组,在不同放电倍率、不同环境温度下对电池组进行热仿真和实测。在同样的放电倍率下,环境温度升高,电池组温升加大;环境温度升高时单体电池的温度差异增大,部分单体电池温度超过了使用温度(环境温度为40℃时,单体最高温度达到51.5℃)。     

平板微热管阵列应用于锂电池组的散热特性

通过实验得到60 Ah磷酸铁锂单体锂电池的发热量,并利用软件Fluent对电池单体及电池组的温度场进行数值模拟。对布置了平板微热管阵列和散热翅片前后的电池组温度场对比分析可知:平板微热管阵列的使用可以有效地降低电池组的最高温,平均温度,以及温度不均匀度;电池温度随着对流换热系数的增大而降低。研究结果表明,随着翅片数量的增加,翅厚增大,翅距减小,电池组的最高温和平均温度降低。     

电动汽车锂离子电池风冷散热结构优化设计

目前风冷散热系统得到广泛运用,但优化设计主要集中于箱体内部电池间隙大小、排列方式等,对进出口优化设计涉及较少。针对上述问题,以锂离子电池组风冷散热结构为研究对象,采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值计算的研究方法,从电池组最高温度、最大单体电池温差、电池组标准差三个方面分析了多种进出口方向、位置、形状对电池组散热效果的影响规律。最后,结合正交优化方法综合考虑多种因素,优化散热结构,结果表明:在进出口面积不变情况下,采用侧向通风散热方式,对称分布式进出口位置间距减小至40 mm,且进出口形状为圆形时,散热效果最佳;进出口位置间距过小或横向贯穿距离过大,反而会使散热效率降低。     

混合动力车用锂电池液体冷却散热器结构设计

通过建立锂电池的热模型,分析了锂电池在不同倍率放电时的发热量。在液体冷却方式下对锂电池组进行了散热设计,模拟散热器在电池组1 C、3 C、5 C放电时流体温度和流量变化情况下的散热性能。仿真结果表明:采用液体冷却能有效降低电池组温度,电池之间的温度一致性好,但在大倍率放电时,单体电池内外温差比较大;而在不同工况下通过改变入口质量流量和优化设计,可以减小电池内外温度差,使电池工作在合理的温度范围内。     

基于均匀设计的电池组液冷结构多目标优化

为了获得动力电池组蛇形液冷结构的合理参数,提出了一种均匀设计法、BP神经网络算法以及多目标遗传算法相结合的动力电池组液冷结构优化设计方法。首先进行了单体电池温升试验,对电芯仿真计算模型进行了验证,为均匀设计试验与参数处理的数据准确性提供支持。然后以电池组温差与液冷结构压降为设计目标,以冷却液入口质量流量、冷却液入口口径及液冷管管道宽度为设计参数,通过均匀设计试验进行CFD仿真,获取液冷结构具体参数,并通过BP神经网络算法进行训练获得设计目标与设计参数之间代理模型。最后通过NGSA-Ⅱ多目标遗传算法对该代理模型进行计算获得Pareto解集,根据工程经验选取Pareto最优解进行优化结果验证和优化前后仿真结果对比。仿真结果表明：电池组最高温度降低5.06℃,降幅为14.3%;电池组最大温差降低4.88℃,较优化前下降51.5%;液冷结构压降上升122.8%,解决了负压问题,减小了冷却液压力损耗,验证了该优化方法的有效性。     

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...     

泡沫铝/石蜡PCM对锂电池组峰值温度的影响

泡沫铝/石蜡由于兼具较高相变潜热以及导热率,被认为是一种很有发展前景的散热材料。建立了电动汽车锂离子电池的三维热仿真模型,在仿真研究的基础上对电池组散热系统的电池排布与泡沫铝孔隙率进行了有交互作用的正交实验。用极差分析法和方差分析法得出这些参数及相应交互作用对电池组峰值温度的影响,确定了电池组散热系统的最优参数,仿真后的结果表明优化后的电池组散热性能良好。     

流道布置对方形锂电池组温度场的影响

锂电池被广泛应用于新能源电动汽车,但其使用性能受温度影响较大。提出一种液冷式锂电池组散热结构,并用Fluent分析了液冷流道数量、流道间距、流道进出口排布方式对电池组在3C放电倍率下温度场的影响。结果表明随着液冷流道数量的增加,电池组的最高温度和温差均显著下降,且合适的流道间距能有效改善电池组的散热情况,此外,合理布置流道的进出口可以明显降低电池组温差。     

散热结构对MH-Ni动力电池组性能的影响

热效应问题是MH-Ni电池在电动车应用中的主要难题之一。比较了4种不同散热结构MH-Ni电池组的性能。结果表明,对于方形金属壳体的MH-Ni电池组,采用单体电池不套热缩套管、电池之间用带有散热通道的绝缘栅隔开,电池组具有较好的散热性能和温度均匀性。     

锂电池成组连接技术的研究

由于锂电池成组连接技术的限制,电池成组后的性能和寿命远远低于单体电池的原有水平,锂电池成组技术是现阶段亟待解决的技术壁垒。针对锂电池成组的特点,利用散热仿真软件模拟计算锂电池模块的温度场情况。从生产工艺角度出发,设计了三种不同的锂电池成组连接方式,通过测试连接阻抗、最高温度、温升、温差等情况,研究了不同锂电池成组连接技术对电池组散热性能的影响。     

混合动力汽车用氢镍电池组冷却系统研究

为解决某款混合动力汽车用圆柱形氢镍电池组的散热问题,设计了非直接接触液冷式冷却系统,建立了电池组温度场理论分析模型;利用计算流体力学(computational fluid dynamic,CFD)仿真软件建立电池组有限元分析模型,通过仿真和实验相结合的手段获得了电池组的温度场分布。结果表明,电池组在50℃高温环境,平均充放电功率为6 kW时,该冷却系统能够使其最高温度低于45℃,并有效控制各单体电池之间温差在5℃以内,满足电池组的散热要求,防止发生热失控。     

动力锂电池组液冷散热分析及优化

为解决动力锂电池组散热问题,建立三维生热与传热模型进行数值计算。在1 C、2 C、3 C放电倍率下,计算结果与实验数据进行了对比,表明了电池仿真模型的准确性与适用性。再以3 C放电倍率为基础,进一步数值分析电池散热系统的传热及直接液冷的冷却;为提高冷却效率,将原平滑壁面改为肋条结构,数值计算结果表明,从无肋条到肋条高度为10 mm,电池单体的最高温度降低了13.1℃,降低30%;单体的最大温度降低了12.7℃,降低74.3%;电池间的最大温差降低了13.1℃,降低了72.8%,有效地提升了电池温度的均匀性,使电池组工作的温度控制在合理的范围之内。     

动力锂离子电池热行为研究与风冷散热优化设计

发展新能源汽车是我国应对气候变化、缓解石油等不可再生能源枯竭的有效举措。动力锂电池作为新能源汽车的核心技术直接决定了其可靠性，安全性和续航性能。为此，建立了磷酸铁锂动力电池组(方形)的三维仿真模型，对单体电池以及动力电池组的产热行为和风冷散热特性进行仿真模拟，并对电池模块的散热结构进行优化设计。结果表明，在环境温度为20℃，风速为5 m/s，电池组顺排排布，且Y方向和X方向间距分别为32和4 mm时，风冷散热效果最好。     

电池组交替式风冷散热结构研究

电池组热管理可以保证电池在一个合适的温度区间内放电,提出了一种使用鼓风机控制电池组内空气往复的风冷散热结构。通过增设电流控制条件判断是否开启双向鼓风机交替工作;温差控制条件控制鼓风机周期性启动间隔时间。基于FLUENT软件对锂离子电池组在恒流放电下进行了温度场仿真,结果表明:与传统的风冷模型相比,使用本风冷散热后电池温度分布均匀,电池组整体温度保持在25～45℃,最大温差保持在指定温度,保证电池处于最佳工作温度范围内。     

热管和风冷结合的动力电池组热管理系统

目前，风冷及液冷电池组热管理系统的研究和应用较多，使用热管的电池组热管理系统在实际应用中很少见。热管和风冷结合的散热结构与风冷散热结构相比，可更高效地将电池内部产生的热量传递至外界，在保证电池组密封前提下，使电池组内部温度更均衡；它与液冷散热结构相比，减少冷却液体质量，避免了液冷管路漏液发生，提高电池组使用的可靠性和安全性。采用仿真软件，对热管结合风冷的散热结构进行热仿真，探究冷却风入口风速和角度、隔板材料性质及是否添加扰流板对电池组散热效果和温度均匀性的影响。仿真数据说明与原状态比较，通过增加入口风量、改变隔板材料以及添加扰流板，可使电池组最高温度和最大温差分别降低26.8%和65.9%。     

泡沫铝对电动汽车电池模块散热的研究

针对目前电动汽车电池组热管理系统存在的不足,提出了利用泡沫铝对锂离子电池组散热的创新模式。建立了电动汽车电池模块的散热模型,验证了利用泡沫铝对电动汽车电池组散热的有效性与可行性,且随着泡沫铝填充长度的增加,电池最高温度下降越多,最大温差先减小后增加。并发现孔隙率对电池的最高温度影响不明显,但孔隙率越小,最大温差越小,即电池间温度越均匀。     

液冷管道对动力锂电池组温度场影响研究

锂电池被广泛用于电动汽车来代替传统能源,但由于锂电池适宜工作最高温度为50℃,所以有效控制电池组温度对于电动汽车设计尤为重要。建立了液冷散热锂离子电池组有限元模型。对不同流道数量的电池组进行仿真,可知增加流道数量能够降低电池组最高温度;分别对相同截面积的圆形和矩形流道电池组进行放电过程热仿真,可知采用矩形流道能比圆形流道更能有效降低最高温度,但同时会提高电池组内最大温差;对不同长宽比的矩形截面流道电池组进行仿真,可知增大流道截面长宽比,能有效降低电池组的最大温度,但过量增大截面长宽比会提高电池组内温差,使电池组的均温性能下降。     

基于LABVIEW的锂电池监控系统

提出了一种基于LabVIEW的锂电池监控系统,整个系统由上位机和下位机组成。下位机通过MSP430F5529单片机及TI的电池管理芯片BQ76PL536对电池组的充放电过程进行控制,同时采集锂电池组每节单体电池电压、主回路电流及电池组温度等信息,MCU通过串口把电池组信息传送到上位机。上位机通过LabVIEW对采集上来的数据进行分析处理,把电池单体电压、主回路电流、电池均衡信息、电池组温度及电池电量等信息实时地显示在前面板上,并保存采集上来的数据。     

基于电池组模型的EKF-UKF电池参数和

在电池的使用过程中,电池组荷电状态(SOC)的准确估计对电动汽车的使用起到非常重要的作用,直接关系到车辆的续航里程。同时组成电池组的电池单体SOC的一致性会直接影响电池组的充、放电效率。在电池的使用过程中,组成电池组的电池单体会存在一定的不一致性,这使得电池组的SOC估计相当困难。在分析电池单体模型的基础上,对电池组进行建模,并使用重组状态空间方程的方法降低电池组状态空间方程的维数,同时使用EKF-UKF对电池组的内部参数和电池组的SOC进行观测和估计。最后通过恒流工况和DST工况验证算法的准确性和正确性,并分析了电池单体间的不一致性对电池组容量的影响。