相变储能材料在电池热管理系统中的应用研究进展

分析了动力型电池组在运行中的热问题对电动车在各种环境下的服役性能的重要影响.在简单归纳采用风冷、液冷方式的热管理系统的优缺点的前提下,着重总结了采用相变材料(PCM)的热管理系统原理、设计所需电池和PCM的主要参数,以及该研究领域进展和效果评价.指出基于PCM的热管理方法是开发结构紧凑的高性能锂离子动力电池系统的重要发展方向,值得引起更多的关注.     

某新能源商用车电池组液冷板热管理方案研究

针对某新能源商用车电池组液冷板系统,采用商用CFD软件进行流场分析,并对其进行散热降温计算和试验验证,最后对液冷板进行设计方案优化。结果表明:采用优化方案后,液冷板电芯最高温度低于温度限值(50℃),电芯之间的温差小于4℃,能够满足电池组的热管理要求,保证电池组工作处在合理温度范围内。     

地下工程大空间室内热湿环境及热舒适模拟研究

利用Airpak软件对比模拟了两种不同送风形式下地下工程大空间温湿度、风速及热舒适的热湿环境特征,结果表明：采用喷口和散流器送风形式,室内环境场和人员热舒适情况均能够得到一定保障。其中,散流器送风人员活动区域温度略低于喷口,空气龄较低约为212s,而喷口形式下的空气龄约为419s;喷口送风时室内平均温度略低为24.4℃,空间空气流动性更大,吹风感较强,中间区域风速达0.3-0.4m/s。对于空间大、人员密度高的地下空间,为保证人员区域环境更加舒适,从热湿环境角度考虑,采用散流器小风量形式能够更好地保障室内温湿度和风速环境场,并且室内PMV更加均匀,平均PMV为0.68,人员热感觉适中,能够实现整体人员不满意率低于25%。     

转轮除湿复合式空调系统的探讨

转轮除湿复合式空调系统利用转轮除湿处理新风用于承担室内湿负荷,室内显热冷负荷和新风显热冷负荷由干冷设备承担,可有效地控制室内温度和湿度.复合式空调系统采用热回收装置可有效地节约新风冷负荷和提高除湿能力,当新风送风温度等于室内设计温度时,系统冷水采用高温冷水(18/21℃),可有效地提高制冷机组性能系数,节约制冷能耗42.83%.但转轮除湿再生能耗过高,复合式空调系统总能耗远大于传统空调系统,降低转轮除湿再生能耗是复合式空调系统应用的关键问题.     

车用锂离子电池组液冷散热系统设计与优化

目的 解决传统热管理系统中锂离子电池组在充放电过程中温度过高、温差过大等问题。方法 以液冷方式为主要手段,在传统蛇形冷却通道的基础上设计1种单流入单流出的微通道结构和2种双流入单流出的微通道结构,并采用新型高导热材料石墨烯薄膜作为散热辅助材料。基于有限元仿真软件从电池组的最高温度、温差、温升和流体压力4个角度进行比较分析。结果 优化后电池组的最高温度由36.4℃降至36℃,温差由8.7℃降至3.9℃,电池组的散热能力及温度一致性得到提高。结论 双流入单流出结构优于单流入单流出结构,其中双波纹蛇形为最佳的液冷微通道结构,石墨烯薄膜的采用可进一步提高电池组的温度一致性。     

基于相变材料的电动汽车电池热管理研究进展

锂离子电池作为电动车的动力核心,其性能和安全性直接关系到整车质量和行驶里程.电池的充放电性能和循环寿命受到温度的影响.本文简要介绍了电池发热机理和温度对电池性能的影响,主要综述了基于相变材料的电动汽车电池热管理技术的应用和发展.从材料角度,文中列举并分析了具有合适相变温度的PCM的潜热、导热系数等热物理性质,结论是:有机材料在满足潜热和相变温度的同时,还具备优异的成型性,而其较一般的导热性能和机械性能可通过添加改性剂来增强和优化;从装置角度,基于相变材料的热管理模块可以在被动模式下实现电芯间更均匀的温度分布、较小的温度波动和较低的能耗,而与传统的空冷、液冷方式结合后,混合热管理系统显示出更好的协同效果.目前,有关集成相变材料的电池组实验研究仍较少,但已有的计算流体动力学研究表明,借助相变材料,电池温度性能得到了优化和完善.最后分析了该新型热管理技术的发展瓶颈、可行的解决方案和未来研究方向.     

电动汽车空调与电池热管理系统设计与匹配

本文对电动汽车空调系统和电池热管理系统的基本功能进行了构想,在此基础上设计了系统的原理图并对系统的基本功能进行了分析。此外,文中对系统关键零部件的性能参数给出了选型方法,最后对整车环模试验数据和多工况下路试试验数据进行分析。结果表明,本文所设计匹配的电动车空调及电池热管理系统能满足乘员舱的制冷及采暖需求,同时也能为电池组提供较适宜工作温度环境。     

电动汽车动力电池组热管理系统研究进展

动力电池组热管理系统的研究和开发对于电动汽车的安全可靠运行具有重要意义。概括了电池组热管理系统的功能和重要性,阐述了电池的产热机理,介绍了现有典型的电池热效应模型,重点分析了不同散热方式的优缺点。针对现有的热管理系统存在的滞后性、散热能力不足等问题,提出应发展基于电池内部温度预测策略的主动式热管理系统。并且综合两种或者多种散热方式,发展耦合型热管理系统,这是面向未来复杂工况的大功率锂离子电池热管理的重要研究方向。同时也应重视对电池低温加热方面的研究。     

基于双置直冷板技术的动力电池热管理系统性能研究

针对锂电池在大倍率充放电工况下热量堆积问题,提出了双置直冷板冷却方案。设计了4流程双置直冷板系统,建立了基于混合物多相流的电池散热模型,研究了在5C放电倍率下模组温度分布情况,对比了单直冷板和双置直冷板的热管理效果,并分析了制冷剂入口流量变化对双置直冷板技术的性能影响。结果表明,单直冷板系统在高倍率放电工况下冷却性能较差,放电结束最高温度达40.37℃,最大温差达11.4℃;双置直冷板电池模组最高温度为27.05℃,最不利电池的纵向温差为4.65℃,对比单直冷板,最高温度下降了32.99%,最不利电池的纵向温差降低了61.36%,双置直冷板技术可有效提高温度均匀性,降低了电池运行风险。此外,对于上下双置直冷板模式的电池模组,直冷板制冷剂入口流量不应小于0.5 L/min。     

基于相变材料与空气耦合热管理系统的电池温度控制研究

电池组在充放电时,温度过高或者温度均匀性较差不仅会影响电池容量、使用寿命,严重时还会引发安全问题。针对钛酸锂电池组成的电池组,采用Fluent仿真软件分析了相变材料热管理系统对电池的温度控制效果,并基于相变材料热管理系统进行了优化,形成了相变材料与空气耦合热管理系统。最后对相变材料热管理系统与耦合热管理系统进行了对比分析,结果表明:耦合热管理系统能更有效的控制电池组温度。     

块状动力电池相变材料-风冷耦合散热实验研究

针对型号为MV06203127NTP的块状动力电池的散热问题进行了实验研究,以模块内温度不大于50℃为标准,分别研究了电池在1C和2C工作条件下,冷却风温度和速度对模块散热的影响;实验结果表明:在相变材料厚度为3mm,风冷导热片高30mm的条件下,当电池充放电倍率为1C、冷却风速等于1m/s,冷却风温度为24℃时能满足控制温度要求;当冷却风温度为28℃时,最佳冷却风速等于2m/s;当电池充放电倍率为2C、冷却风温度为28℃时,冷却风速度为3m/s不能满足控制模块内温度分布的要求。     

电池热管理系统散/加热特性研究及保温安全设计

目的 研究电动汽车高/低温工况下锂离子（Li–ion）电池散/加热所需时间,完善电池热管理系统（BTMS）的保温与安全设计。方法 通过瞬态仿真分析微通道耦合微热管（MC耦合UMHP）式BTMS作用Li–ion电池组散热过程的动态特性,并在该BTMS结构上增加电加热辅助设计,考虑到Li–ion电池组在超低/高温工况运行时的各种不利条件,对MC耦合UMHP式BTMS增加保温与安全设计。结果 在流速为3 m/s时,MC耦合UMHP式BTMS作用Li–ion电池组从初始温度314 K降温至目标温度303 K所需的时间仅为135 s,在Li–ion电池组初始温度为258 K时,加热时间近258 s,在各种工况下进行散/加热仿真实验中Li–ion电池组的最大温差始终小于5 K。结论 MC耦合UMHP式BTMS对Li–ion电池散/加热所需时间少,换热效果好,温度均衡性好。     

一种新型热湿独立控制系统冬季工况下的实验研究

热湿独立控制系统对显热和潜热负荷分开独立处理和控制,通常比传统热泵空调系统高效节能。在冬季工况下对一种新型的湿负荷处理系统(DESICA)以及其与VRV组合构成的热湿独立控制系统进行了实验测试,并将实验结果与传统全热交换器(HRV)和VRV构成的复合系统进行比较研究。研究结果表明:与传统HRVVRV复合系统相比,DESICAVRV复合系统能提供更舒适的室内环境(室温21℃左右,相对湿度50%左右);同时,DESICAVRV系统的能耗降低9%。     

制冷剂直冷技术在动力电池上应用的研究

动力电池热管理系统是保障动力电池安全、高效、可靠的关键系统,能够控制动力电池充放电时温度过高引起的热失控,降低电芯温差,消除电池充放电一致性差,延长电芯寿命。文章采用相同的热管理系统分别在台架和整车上对电池直冷的效果进行试验验证。试验结果表明,在台架上电池的降温速率、均温性、系统能效均较好。在整车上,因整车负荷的增大及影响因素增多,电池的均温性会表现比台架差,但两者均能满足设计要求。     

纯电动汽车冷媒直冷电池热管理系统的实验研究

针对电动汽车动力电池能量密度逐渐上升及快充过程中电池发热量大的问题,本文提出采用蜂窝型单面吹胀铝板作为电池冷板的一种新型冷媒直冷电池热管理系统,充分利用制冷剂在流道内的高沸腾传热潜热处理动力电池热负荷。为了研究此冷媒直冷热管理系统的运行性能,构建了新型直冷系统的实验测试装置,并在UDDS标准工况下进行实验研究。测试结果表明:在6 k W下的最大设计发热量下,系统在150 s左右可快速响应热管理需求,具有较快的温度响应特性;电池冷板表面平均温度可控制在15～20℃的最佳温度区间,并达到温差小于4℃的良好均温性,且系统COP稳定在2. 8以上。     

蒸发冷却式热管与蒸气压缩复合数据中心空调系统性能实验研究

为解决传统数据中心空调系统能耗高和冷却效率低等问题,本文提出了带有蒸发式冷凝器的制冷剂泵驱动热管与蒸气压缩复合数据中心空调系统,实验分析了不同室外温度与冷凝器风速下系统的运行性能.结果表明:在热管模式下,当室外温度低于0℃时,降低冷凝器风速能够提升系统COP;当室外温度高于0℃时,增大室外机风速能够提高系统节能性.降低...     

家用CO_2热泵热水器系统试验研究

为了提高CO_2热泵热水器的性能系数,笔者所在单位设计了一台制热量为4.5 kW的CO_2空气源热泵热水器,试验研究了系统最优高压压力以及节流元件对系统的影响,试验表明,膨胀阀开度越小,系统效率越高,但过热度也会越高,综合考虑150步为最佳开度,名义工况下的最优高压压力为9.5 MPa,对应的制热系数为2.7。在热泵出水温度60~80℃范围内,平均提高1℃温度,系统能效比降低1.3%。寒冷工况下,仍能达到65℃的出水温度,说明了CO_2热泵在低温环境下的运行优势。     

COMSOL的加气混凝土热湿耦合传质模拟分析

采用COMSOL Multiphysics软件进行多孔介质加气混凝土的热湿耦合数值模拟研究.采用双驱动势和优化参数结合的模拟方案,对控制方程进行推导.通过对文献结果的对比,验证了该模型的可行性.模拟分析了环境温度、时间等因素对加气混凝土样品的湿迁移影响,随时间的增加湿传递速率减缓;5~15℃时湿传递速率缓慢,温度的影响较大,15~30℃时湿传递加快且速率保持一致.因此,在干燥环境下,加气混凝土墙体温度低于15℃以下可有效减少外界湿传递.     

低位热驱动的工业建筑除湿降温空调系统应用研究

工业建筑低品位余热资源丰富,但较难利用,尤其是80 ℃以下的余热,高效回收利用该温度以下的余热,对于节能环保意义重大。本文提出一种低位热驱动的工业建筑除湿降温空调系统,采用串联方式使热水先后驱动冷水机组和溶液除湿新风机组,从而实现低品位热的梯级深度利用。系统应用热湿解耦处理技术,使溶液除湿新风机组处理空气潜热负荷,冷水机组处理空气显热负荷。工程应用结果表明：在热源温度呈周期波动且均值为77.2 ℃的条件下,冷水机组的平均COP为0.69,冷水机组可提供15.1~16.3 ℃的高温冷冻水,实现对工业建筑热环境的有效调控。溶液除湿新风机组可将新风含湿量从19.4 g/(kg干空气)处理至11.9 g/(kg干空气),机组的平均除湿效率为61.2%。     

恒温恒湿空调系统的优化控制与性能模拟

针对传统恒温恒湿空调系统表冷器采用固定露点方法导致热湿补偿损失较大的缺点,采用热湿独立控制装置和PID分程控制方法,研制了一套恒温恒湿空调系统。在实验的基础上,利用TRNSYS 16软件建模,对系统在不同热湿负荷下的运行状况及节能效果进行了模拟分析。结果表明,该系统能自动调节表冷器冷冻水流量与温度,以及加热器或加湿器的投入量,实现对空气温湿度的独立控制,并达到设定的温湿度;在设计此类表冷器时,换热面积应该以较高的冷冻水进口温度(如12℃而不是通常的7℃)来进行计算。该系统节能效果显著,比传统系统在低温高湿工况下节能30%以上;在高温低湿工况下节能50%左右。