冷却和蓄热结合的动力电池组热管理系统模型

针对当前电动汽车动力电池组的相变冷却问题,设计了一种将冷却、导热和蓄热结合的电池热管理系统。创建基于相变材料熔化实验验证的电池组及其热管理系统仿真模型。通过对模型中不同电池间距、不同导热结构、不同蓄热结构的冷却效果模拟,得出了优化模型参数,分析了优化模型在低温情况下的保温效果,验证该结构设计的电池组及热管理系统冷却与保温功能良好。     

锂电池组动态热模型在混合动力汽车中的应用

锂离子电池热模型对于电池单体和热管理系统的设计有着重要的意义,研究串并联组合的锂离子电池组在混合动力汽车系统中的性能和寿命,提出面向控制的电池组动态热模型,该模型能根据电池组当前的环境温度、运行负荷、冷却强度和初始荷电状态实时估计电池组中各单体电池的运行温度。实验利用18650型锂离子电池单体,实现3并3串和3串3并形式的电池组循环充放电,得到单体电池温度分布曲线。仿真比较结果表明,提出的电池组热模型具有较高的估计精度,满足混合动力汽车的热管理系统的设计要求。     

基于Mxene/石蜡CPCM的锂电池热管理系统

为了确保锂离子电池的安全稳定运行,可靠的电池热管理系统(BTMS)在处理电池热相关问题和确保动力电池的性能、安全以及寿命方面都起着不可或缺的作用。相变材料冷却结构简单、冷却效率高,具有较好的温度平衡性能,而新型纳米材料Mxene的导热系数高达55.8 W/(m·K),因此首次将Mxene和石蜡结合构建复合相变材料(CPCM),在方形锂离子电池组基础上建立了以Mxene/石蜡为CPCM的电池热管理系统,研究Mxene的质量分数对电池组温度分布的影响,并进一步对电池组仿真模型进行研究,探讨电池间距、环境温度和对流传热系数对电池组散热性能的影响。研究表明：当石蜡和Mxene质量比为1∶1,X轴和Y轴方向电池组的间距分别为20和10 mm,环境温度控制在34℃之内,对流传热系数为4 W/(m·K)时,该电池组的散热效果最好。     

电池模组垂直方向温度场仿真与实验分析

热管理系统在维持电池组内部热量均衡、使电池安全可靠、延长电池使用寿命方面发挥重要作用.利用Floefd软件对电池标准模组进行高度方向温度场热仿真分析,并开展验证实验.在电池组放电过程中测量模组底部、上表面、冷却板导热垫、侧板等高度方向各点温度,将仿真与实验数据进行对比分析.结果表明,典型工况时,电池模组上表面温度达到45℃,模组上表面与底面温度差12℃,与仿真结果10.77℃相近;模组和液冷板间的导热垫上下表面,温度差2℃,与仿真结果一致.     

电动汽车用锂离子电池组的爆炸原因与避免措施

分析锂离子电池反应热产生的原因,认为负极与溶剂的反应和正极分解反应产生的热量较多,易导致热失控。锂离子电池爆炸的根本原因是电池内部温度达到反应物着火点而发生燃烧,或温度急速上升而导致反应剧烈,大量产生的气体使电池内部压力急剧上升。从实际应用出发,提出避免锂离子电池组爆炸的措施:以避免电池受到挤压、穿刺为目的的电池箱耐撞性设计,实现电池温度控制的电池组热管理系统,以及避免过充过放的锂离子电池组充放电均衡系统。     

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。     

电动汽车用MH-Ni电池组不一致性试验与建模

电池组不一致性对于电动汽车的安全性和电池管理系统的复杂度有着重要影响。设计MH-Ni电池组不一致性研究试验,结合内阻模型分析了电流、SOC和温度对电池组不一致性的影响,建立了电池组过放电过程数学模型,提出确定电池管理系统电压传感器数量的新方法,通过试验对模型及方法进行了验证。     

基于复合相变材料的电池包热管理研究

有机类相变材料导热系数普遍低,制约了其在电池热管理中的应用,通过与高导热率的材料复合能有效改善相变材料的导热性能.为明晰复合相变材料的材料属性对电池包温度分布、温升速率、温度一致性等温度特性的影响,建立了单体电池产热模型和相变材料相变模型,并通过理论计算得出复合相变材料的热物性参数.以此为基础模拟电池组在环境温度40℃...     

航空锂电池成组管理系统搭建方法

针对航空电源电池管理系统的可靠性和准确性要求,研究了当前电池组管理系统的特点。设计一种基于意法半导体STM32的航空电池成组管理系统。该系统的硬件包括电池组电压测量电路、温度测量电路和电流测量电路;软件设计包括电池组的电压、电流及温度数据读取,以及滤波、电池组故障检测、电池的荷电状态(SOC)估算及主控芯片底层驱动设计。实验结果表明,该系统在充放电工作时工作稳定,抗干扰能力强,测量精度高,可用于电池成组监测管理。     

基于相变材料的锂离子电池组热管理研究进展

介绍了相变储能材料的特性及分类,分析了锂离子电池组的产热机理及对其进行热管理的必要性。总结了近几年来采用风冷、液冷等热管理系统的研究进展,重点介绍了基于相变材料的热管理系统的优势、存在的问题及其改进方法。针对石蜡等相变材料的导热系数小等缺点,提出了几种强化传热的方案,展望了电池组热管理系统的应用前景。     

基于半导体制冷技术的动力电池热管理系统研究

研究了一种利用半导体制冷技术的电池热管理系统。首先分析了电池的生热特性及传播规律,指出电池需要工作在合理的工作范围内,然后建立电池的热效应模型和半导体制冷模型,并对单体电池温度场进行了仿真和实验,实验验证了模型的正确性。根据实验结果对模型进行了校正,使模型更符合实际情况。最后对电池组半导体制冷热管理系统进行了仿真,结果表明半导体制冷片对单体温度场和电池组温度场都能够进行有效的调节,使电池工作在合适的温度范围内。     

半导体制冷-相变材料保温的电池组热管理

为提高户外基站备用电池组的工作性能、延长使用寿命,需要进行冷却和保温。将半导体制冷(TEC)与相变材料(PCM)保温相结合,对基站用48 V铅酸电池组进行热管理。模拟分析TEC的布置、制冷功率和环境温度对冷却保温效果的影响。TEC设置在电池组前后两侧、制冷功率为170 W时,可降低电池的温度、提高冷却阶段电池组温度场的一致性、延长保温时间。电池组经过连续的冷却保温过程,仍处于最佳工作温度范围,电池充放电时的最高温度可得到抑制。     

基于热敏液晶的动力电池温度场可视化实验平台开发

温度是影响动力电池性能的关键因素之一,动力电池温度场的测量分析对于其热管理系统的性能评估及优化设计有着重要的意义。文中基于热敏液晶的变色特性,利用数字图像处理技术,开发了动力电池温度场可视化实验平台。该实验平台不仅可以定量测量电池表面温度场,还可以直观的显示动力电池不同工况下的温度梯度及表面温度变化过程。该实验平台不仅可以支撑动力电池热管理相关方向的科研工作,同时也可以应用于教学中,利用可视化直观显示技术有效提升教学效果。     

电动车辆用锂离子电池热特性研究

电动车辆的性能和成本很大程度上取决于动力电池组的性能和使用寿命,而电池组的性能和使用寿命又受到电池生热的影响。为了研究电池在充放电过程中的生热特性,以35 A·h,3.7 V方形锰酸锂电池为研究对象,对常温下充放电生热特性和低温放电的生热特性进行研究。研究结果表明:随着放电电流增大,电池温度快速提高,且低温环境下利用电池放电生热可改善电池性能,这些将为后续动力电池组热管理系统研究提供参考。     

电动汽车动力电源系统低温加热策略研究

电动汽车动力电源系统在低温环境下工作,需通过外部加热的方式改善动力电池的低温充放电性能。在目前电动汽车行业内,动力电池系统采用的加热方式有很多种,主要介绍了一种利用PTC加热技术,通过改进电路设计和优化热管理控制方法,进一步提升PTC的加热效果,充分发挥动力电源系统的低温充放电性能,对电动汽车动力电源系统热管理发展具有巨大的推动作用。     

不同循环周期锂离子动力电池热失控特性分析

热失控作为锂离子电池的失效方式之一,对研究动力电池的热安全性具有至关重要的作用。以26 Ah软包型锂离子动力电池为研究对象,结合混合动力脉冲能力特性(HPPC)测试和交流阻抗测试两种方法,利用扩展加速量热仪(EV+ARC)来研究不同循环周期下动力电池的电化学行为和热失控行为,并进一步考察电池的热稳定性和安全性。结果表明,电池经过常温下1 000周循环后容量下降至83%,直流内阻随循环次数增加而增大。从热失控曲线来看,随着循环次数的增加,电池自产热温度呈现总体下降,说明不断循环老化的电池SEI膜热稳定性逐渐变差。交流阻抗谱显示,SEI膜与电解液的阻抗随着循环次数增加而增大,说明SEI膜与电解液结构和成分随着循环周期的变化是影响其热稳定性的关键因素。     

锂离子电池热模型研究进展

锂离子电池的热模型对于锂离子电池单体和热管理系统的设计有重要帮助,是研究改善锂离子电池安全性的重要工具.介绍了国内外关于锂离子电池热模型的研究进展,包括电化学一热耦合模型、电一热耦合模型和热滥用模型,以及以这些模型为基础,在锂离子电池单体设计、热管理和安全性研究方面做的工作.在此基础上,分析了当前研究有待于深化的地方,为下一步研究提供参考.     

锂离子电池热模型的研究动态

锂离子电池具有高能量密度、高功率密度、高循环次数及高电压等特点,在新能源产业占据越来越重要的地位。锂离子电池的循环效率、容量、功率、安全性、可靠性和寿命等诸多性能与温度密切相关。热模型可以模拟电池在应用条件下的热行为,研究电池产热、传热、散热的规律,实时计算电池内部和表面的温度变化以及温度场信息,为电池和电池组热管理系统设计与优化提供依据。首先介绍了锂离子电池热模型的类型及产热来源,然后阐述了锂离子电池电化学-热耦合模型、热滥用模型和电-热耦合模型的研究进展,最后根据当前锂离子电池热模型存在的问题对其今后的发展方向进行展望。     

不同倍率下磷酸铁锂电池模组过充热失控特性研究

随着电化学储能技术在电力系统中的广泛应用,电化学储能技术的安全性越来越受到重视。文中以储能用磷酸铁锂电池模组(8.8 kW·h, 25.6 V,344 A·h)为研究对象,进行3次不同倍率(0.4C,0.5C,1C)的恒流过充试验,研究其在不同充电倍率条件下的过充热失控特性,并辅以starccm+软件进行热场仿真计算。结果表明,电池模组在额定充电倍率0.5C(172 A)和1C(344 A)下持续过充会发生起火,起火时间随着充电倍率增加而减少;充电倍率对磷酸铁锂电池模组过充行为特性影响较大,随着充电倍率的增加,热失控最高温度和峰值电压升高,过充测试时间随着充电倍率的升高而降低;不同充电倍率条件下,电池安全阀首次打开时的电压均为1.7倍额定电压,可以进一步研究以作为电池热失控预警参数。文中研究成果可为规模化储能用磷酸铁锂电池的安全性研究和电池管理系统(BMS)对过充故障的安全管理提供参考。     

储能用锂离子电池组热管理结构设计

利用风扇强制对流换热,对储能用锂离子电池组进行热管理结构设计和性能研究。通过利用软件STAR-CCM+的包面、多面体网格生成及其求解等功能,对热管理结构设计进行数值模拟,分析了电池散热结构的温度场和流场分布情况,结果表明:电池箱具有良好的温度一致性,系统冷却效果良好。