基于多蛇形变结构流道冷却板的散热性能研究

动力电池的散热性能由冷却板冷却流道的面积、位置和液流流向决定.以冷却板最高板温、平均板温、温度标准差为评价指标,利用计算流体力学(CFD)方法研究了流道面积、流道位置、液流流向对多蛇形变结构流道冷却板模型散热性能的影响.结果表明,增大流道面积可降低流体压降和冷却板平均板温,但以牺牲冷却板温度均匀性为一定代价;对流道尺寸...     

动力电池包液冷系统的数值研究

针对动力电池模组工作过程中易出现高温且单体间温差较大的问题,设计了3种内部不同构造孔的液冷板及2种液冷板放置方式进行电池模组数值计算,考察模组电芯的温度分布情况,并通过实验验证了热仿真模型的准确性。研究发现：在相同入口截面积及流量条件下,内部长圆形孔的液冷板冷却作用要略优于圆形和椭圆形孔的液冷板;模组底部及两侧冷却方式要远优于单纯底部冷却,模组整体温度分布低且均匀性更高。     

PEMFC冷却流道数值模拟及实验研究

温度是影响质子交换膜燃料电池(PEMFC)工作性能的主要因素之一,为了使燃料电池的温度更加均匀并提升电堆综合效率,设计了一种新型冷却流道,通过CFD模拟与传统的平行流道和蛇形流道进行对比,采用表面最大温差、温度均匀指数和冷却液压降评估冷却流道性能。基于新型冷却板,装配1 kW电堆进行膜电极单体电压稳定性实验。结果表明：新型冷却板可以在降低冷却液循环耗能的基础上,保证电堆膜电极的电压均衡性,平均电压波动在±0.003 762 V,进而可进一步提升电堆综合发电性能。     

锂离子电池模组液冷散热设计

为了提高电池模组的散热效果,建立了电池模组的液冷散热模型,并且在常用的蛇形流道和并行流道的基础上对流道结构进行改进.利用Fluent软件仿真技术分析对比在不同结构下电池模组的散热效果,选定最佳流道结构.研究分析在不同冷却液进出口位置、流量、初始温度以及流道结构参数下模组的散热性能,结果表明:两侧液冷板的冷却液进口位置分...     

动力锂离子电池套管式空气冷却结构模拟

提出一种采用套管式结构的新型空气冷却电池热管理系统,空气在通道内交错逆向流动来降低电池组的温度和改善温度均匀性.采用三维传热模型,研究了冷却通道数量和入口气体流速对电池最高温度和最大温差的影响以及传热机理.结果表明,套管式冷却通道可以降低电池的最高温度,并改善温度均匀性.入口气体流速的增加,对降低电池最高温度有积极作用,但也会引起电池的局部温差增大.同时还发现气体流道数和入口流速均存在饱和值.当通道数大于4,流速大于2 m/s时,温度变化幅度均显著减小.     

变接触面圆柱形锂电池组液冷散热的热特性

设计了一种液冷散热的新方法,考虑到沿液冷管道,经过热量的累积,末端的温度高于前端,因此在沿流道方向设定接触面积阶梯变化的散热铝块,电池热量通过铝块传递到液冷管道,显著改善温度的均匀性.采用STAR-CCM+软件模拟的方法,对比接触面变化与等接触面的热性能,结果显示,相对于接触面积恒定的模组,变接触面积的模组冷却效率提高4.82％,温度一致性程度降低1.1℃.     

车用锂离子动力电池风冷散热系统研究进展

锂离子电池作为电动汽车动力电池首选,维持其工作在最佳温度范围需要应用散热系统。针对常用的风冷散热系统,阐述了不同类型的特点,综述了国内外在电池内部流道、进出风口结构、冷却空气流体参数等方面开展的仿真与实验研究,以及采用优化算法和优化策略,改善电池内部温度和温差的优化设计研究。为克服风冷散热系统冷却效率低及密封性不足的问题,基于风冷散热系统的混合冷却系统被研究者广泛提出。     

改进液冷板结构后CTP动力电池包的热特性

液冷板结构对新能源汽车动力电池包的温度均匀性具有显著的影响。针对传统“口琴管”液冷板存在均温性差、漏液风险高等不足,改进液冷板设计。通过流-热耦合仿真方法研究了改进的“凸包”、“纵向”和“横向”流道的三种液冷板结构对CTP动力电池包低温加热及驱动耐久冷却工况下传热性能的影响,结果表明,采用“横向”流道结构液冷板,在低温加热工况下,电池包最大温差较采用“纵向”和“凸包”流道结构液冷板分别低7.8和4.4℃;在驱动耐久冷却工况下,电池包最大温差较采用“纵向”和“凸包”流道结构液冷板分别低1.6和0.8℃。通过台架实验对采用“横向”流道结构液冷板的电池包进行热工况验证,电池包最大温差在低温加热工况下不高于7℃,在驱动耐久冷却工况下不高于4℃。这表明“横向”流道结构的液冷板具有良好的热管理性能。     

电动汽车动力电池箱冷却影响因素分析

针对采用通风冷却结构的电池箱冷却效果不理想的问题,提出了一种基于有限元电池模型的动力电池箱热分析方法,在此基础上,以某种结构的锂离子动力电池箱作为研究对象,对入风口风速和风道尺寸等电池箱温升影响因素进行分析。仿真结果表明,随着风速增加电池箱的温度均匀性得到了改善,当风速为5 m/s时,电池温度标准差范围在1.0～1.7之间。当风道宽度尺寸为12 mm且风速为5 m/s时,电池温升的最大值为7.3℃,电池温升的最小值为5.4℃,电池平均温度标准差为1.47,电池组工作控制在合理的温度范围内,电池组温度分布均匀性最好。     

基于静动态一致性的退役动力电池模组阶梯式筛选方法

针对退役动力电池梯次用于电力系统等领域存在初始参数不一致、筛选重组复杂等问题,提出一种基于退役动力电池模组静动态特性的阶梯式筛选方法。首先,构建退役动力电池模组端电压、荷电状态(state of charge,SOC)、健康状态(state of health,SOH)及循环次数等参数间的关联特性,以电池模组内阻、剩余容量作为表征参数,采用密度权重Canopy改进的K-medoids聚类方法对外部特性参数相近的电池模组进行初次筛选;其次,将电池模组SOH动态一致性特性曲线作为表征对象,对其进行再次筛选;最后,采用非参数Bootstrap概率方法解析阶梯式静动态筛选下退役动力SOH估计的置信区间,评估动力电池模组筛选精度。结果表明,该文所提方法可将电池模组的筛选精度至少提高6.2%,为退役动力电池大规模筛选及梯次利用奠定理论基础。     

动力电池充放电过程中温度特性研究

选取了典型的软包与方形动力电池模组,在自然冷却的情况下,研究了动力电池在不同充放电条件下不同位置的温度特性。发现电池的温度随着充放电电流的增大而上升,同时温度均匀性下降;当电流较小时,电池最高温度分布在电池组中间不容易与外界发生热交换的位置;当电流过大或者极耳结构设计不合理时,极耳处的温度将会明显高于电池其他位置的温度。     

基于主被动冷却耦合的棱柱电池热管理系统研究

随着电动汽车电池包容量的增加和电池单元能量密度的提高,电池的热管理已经成为当前电动汽车设计制造过程中的重点和难点。本文基于单个电池单元和电池模组逐级热分析的方法,在电池模组的热管理系统中,引入液冷板作为主动式制冷,同时采用风冷和均热板作为被动式制冷。首先,通过对单个电池单元进行细致建模,计算得到不同电池单元放电倍率下的产热量。然后,对组装成的电池模组进行主动和被动热管理系统的建模。接着,分别对两种不同的热管理系统—风冷与液冷耦合系统、液冷与均热板耦合系统进行最高温度和温度均匀性的模拟仿真,并选择冷却性能更优的结构。最后,对选定的热管理系统在不同质量流量下对系统冷却效果的影响进行优化设计。研究结果表明,随着冷却液流量的增加,最高温度呈现下降趋势,且在2.125 L/min之后冷却效果趋于平缓。综合考虑冷却效果和系统能耗,2.125 L/min的进口流量是在液冷与均热板耦合系统下的最佳选择。     

基于热管的储能锂电池散热特性数值模拟研究EI北大核心CSCD

针对大规模集成储能锂电池的温度一致性需求,提出一种基于热管的散热结构,包括导热铝箱和热管。选取储能锂电池包作为研究对象,建立三维产热模型。采用数值模拟的方法,首先确定热管最佳布置方式;再通过正交试验法探究散热结构中各因素对电池温度影响的重要性,并进行参数选优;最后探究热管冷凝段对流换热强度对电池温度的影响。结果表明:1)与其他布置方式相比,当蒸发段沿电池宽度方向且冷凝段双侧布置时,电池具有最优的均温性;2)各因素对电池最高温度的影响重要性依次为:电池容纳腔X方向壁厚>热管数量>电池容纳腔Y方向壁厚>导热铝箱底部厚度;3)增强热管冷凝段处的对流换热后,电池最高温度有所降低,但电池均温性也会变差。研究结果可为储能用锂电池散热结构设计提供指导。     

锂离子动力电池风道模型设计与散热仿真

为了研究车用锂离子动力电池模组的散热性能,本文以5×10等间距排列的18650锂离子电池模组为研究对象,采用ANSYS AIM软件仿真了电池模组的风道方向、排布方式、进出风口位置、放电倍率对电池散热的影响.结果表明,在相同风速下,横向风道模型的电池温差低于纵向风道模型.随着风速增加,电池的最高温度、平均温度和温度差均降...     

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.     

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%。     

基于时变流体温度的锂离子电池组传热分析

针对板式液体热管理系统,以软包装三元正极材料锂离子单体电池及电池模组为研究对象,建立单体和整包电池的传热计算模型。基于整包电池模型,分析恒定和时变流体温度对电池模组传热特性的影响。电池包中心或边缘处模组换热条件的差异,对冷却的最高温度和加热的最低温度影响甚微,对最大温差影响不明显。流体恒温的假设在传热计算时会高估系统对模组温度最值的影响;在散热计算时会低估对模组最大温差的影响。在25℃下以1 C放电,线性、指数型流体温升模型最高温度分别比恒温模型高3. 34℃和2. 54℃;在-10℃下以25℃的流体对电池进行加热,线性、指数型流体温升模型最低温度分别比恒温模型低4. 06℃和4. 36℃。     

一种新型电动汽车电池模组健康状态诊断方法

锂离子电池的健康诊断技术是电池安全的重要保障。尽管针对电池单体的健康状态(SOH)诊断和电池剩余寿命(RUL)预测技术已经比较成熟,锂离子电池模组特别是电池汽车动力电池模组的健康诊断受环境因素、不规则循环及不一致性的制约,很少被报道及大规模应用。以整车实际运行工况下的动力电池模组作为研究对象,利用小波变换多分辨率分析的功能,提出了基于小波变换与统计方法的模组健康状态诊断方法,提供纵向模组老化信息及单体间不一致信息,对提高电池系统稳定性和安全性,减少维护成本具有积极的意义。     

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。     

基于新型功率架构的退役动力电池储能系统在配网中的应用

目前梯次利用退役电池的储能系统仍然存在退役电池参数一致性要求高、能量均衡系统复杂的问题,无法实现真正意义上的梯次利用。针对该问题,本文提出一种新型的储能系统功率变换架构,降低对储能系统电池模组一致性的要求,简化电池管理系统要求,并介绍了退役电池梯次利用的储能系统拓扑结构、硬件电路以及充放电控制策略等,实现配电网中退役动力电池的梯次利用、对电网负荷进行峰谷调节并作为配电网的应急和后备电源。