增设通风孔的风冷式锂离子电池热管理系统数值研究

电池热管理系统的优化设计可以维持动力电池的高效性能,进而促进电动汽车产业的发展。本文采用CFD方法研究有通风孔的情况下,风冷式锂离子电池组在放电过程中的散热性能。研究结果发现,在电池组外壳增设通风孔可以明显提高整个电池组的冷却效果。风孔开设在主出风口的相反方向时,电池组的温升和温差最小。当风孔的面积与出口面积相等时,电池组的冷却效果最佳;继续增大风孔对电池组的冷却效果影响较小。最后探讨了空气进口温度和电池间冷却通道的变化对电池组散热效果的影响。采用在电池组外壳上开设多个通风孔的办法有助于电池热管理系统的冷却优化设计。     

相变材料与水套式液冷结构耦合的圆柱型锂离子电池组热管理仿真分析

针对圆柱型锂离子电池组散热问题,设计了一种新型的相变材料(PCM)-水套式液冷耦合散热结构模型.首先研究了电池组在PCM模型的散热下,不同电池间距对电池组表面温度的影响,并得出PCM模型的最佳电池布局.然后根据PCM模型的最佳电池布局,优化PCM-水套式液冷耦合散热结构模型,即找出PCM散热模型的最佳流道结构.通过仿真分析结果表明,在6流道结构模型下,电池之间的最佳间距为8 mm;PCM-水套式液冷耦合散热模型的效果最佳,在3 C和5 C高倍率放电时,电池组的表面最高温度分别为33.78、41.11℃,相比于同尺寸PCM散热模型的最高温度,分别降低了7.23、1.06℃.采用PCM-水套式液冷耦合散热模型,电池之间的最大温差均维持在5℃以内.结果表明:该新型的PCM-水套式液冷耦合散热结构能在一定程度上保证电池组的正常工作,并提高电池组的安全性和耐用性.     

圆柱形锂离子电池热管理实验研究

保持合适的运行温度是锂离子电池高效、安全、长寿命的保证,因而对其进行有效的热管理是非常有必要的。本文针对圆柱形锂离子电池,设计了嵌套电池表面的方形金属外壳,以强化电池散热和单体电池间传热。对比自然对流条件下电池单体加壳和无壳时不同放电倍率的温升情况、多个电池并联的温升情况,以及不同通风功率下多个电池并联时嵌套不同外壳的温升情况,发现加壳可以有效促进电池（组）散热。另外,设计了电池组内不同单体电池出现放电不均衡情况,以检验嵌套外壳对减小电池组内单体电池间温差的效果,结果表明,自然对流条件下,加壳后单体电池间最大温差可以降低10℃以上。     

储能用锂离子电池管理系统研究

锂离子电池因其性能优异在高电压大容量的储能系统得到了广泛的应用。锂离子电池管理系统是延长电池循环寿命,维护电池安全运行的关键。针对储能用锂离子电池的特性,该文讨论了储能用锂离子电池管理系统的结构,重点介绍了电池管理系统的主要功能,特别是单体电池数据采集功能、电池状态估计功能和均衡管理功能,并分析了状态估计和均衡管理方法的优缺点,对其实现策略进行了评价。     

模拟仿真在锂离子电池热安全设计中的应用北大核心CSCD

随着锂离子电池的广泛使用,锂离子电池热安全问题日益突出。相比于成本高、破坏性大的实验方法,建模仿真因其经济、安全、快速等优势成为锂离子电池热安全研究的重要手段。本文从微观建模、单电池建模以及电池组建模三个尺度对最新的锂离子电池模型及其在热安全设计中的应用进行了综述。着重介绍了锂枝晶的生长调控和电解液的安全设计方面的模拟仿真、单电池模型与热方程耦合的应用以及锂离子电池组热模型在优化电池热管理系统方面的研究。最后总结了现有的锂离子电池热模型存在的缺陷,并对锂离子电池热模型未来的研究方法做出了展望。     

液冷式锂离子电池组可靠性分析及优化设计

锂离子电池已广泛应用于新能源汽车等领域,其可靠性的高低将会直接影响车况。锂离子电池组需要依靠高效的热管理系统来保障其安全可靠运行,其中液冷散热系统对于电池组整体温度的控制及温度均匀性的控制都有很好的效果。通过建立的液冷式锂离子电池组的有限元仿真模型,仿真对比蛇形和双倒U形两种冷却通道对电池组的散热效果。采用的双倒U形比蛇形冷却通道具有更好的效果,电池组的最高温度降低了17.2℃,温差降低了12.1℃。采用冷却效果更好的双倒U形冷却通道作为待优化结构,并通过调整冷却液入口温度、流量及加置石墨烯薄膜三种途径进一步降低电池组整体温度及提高温度均匀性。通过优化设计,电池组最高温度降低了32.2%,温差降低了59.2%,局部过热的问题得到了缓解,电池组的可靠性得到提高。     

锂离子电池热失控仿真研究进展

锂离子电池作为常见的储能和动力装置在生产生活中得到了广泛应用,但其在滥用条件下会引发热失控,对其安全性的研究很有必要.热失控仿真因其独有的优势,成为研究锂离子电池热失控的重要手段.本文通过对近期文献的研究,从热失控仿真、热蔓延仿真以及热失控仿真的应用三个方面对热失控仿真的研究现状进行了总结.着重介绍了不同诱因(热滥用、机械滥用和电滥用)导致热失控的产热机理和仿真方法,电池组内热蔓延仿真的研究现状和如何抑制热蔓延以及对热失控预测方法的研究.当前的热失控模型已经具有较好的精确度,可以模拟出电池发生热失控时主要的放热副反应,但电池内部十分复杂,混合了化学反应和物理变化,相关参数难以测量和计算,因此锂离子电池热失控仿真还需进一步研究.     

汽车空调制冷剂直冷动力电池热管理系统的PID控制研究

电池热管理对电动汽车的安全和寿命至关重要。本文采用铝翅片铜管作为基础结构,设计一种结构紧凑、轻量型的18650型锂离子电池模组,采用基于PID原理的算法作为电动汽车空调系统电子膨胀阀的控制方案,实验研究R134a制冷剂直接气液两相流冷却电池模组的换热性能。结果表明：所提出的电池热管理系统能够快速响应温度的变化,并降低电池模组的温度。此外,当控制方案为动态温度PID算法时,电池模组以1 C倍率放电过程中电池之间的最大温差小于4℃,并且电池模组的最高温度低于36℃。     

Exergy Analysis of Electric Vehicle Heat Pump Air Conditioning System with Battery Thermal Management System

The exergy analysis of an electric vehicle heat pump air conditioning system(HPACS) with battery thermal management system was carried out by studying the exergy loss of each component. The results indicate that the compressor is the main source of system exergy loss in all operation conditions. The exergy loss distribution of HPACS is almost the same when the battery thermal management system integrated into the HPACS in cabin and battery mixed cooling mode and the system exergy loss was linear...     

基于液体介质的电动汽车动力电池热管理研究进展

电动汽车在节能减排上具有很大的潜力和优势,但其性能受动力电池的制约,而温度又会影响电池的安全和寿命。因此,为保证电动汽车的综合性能,需配置合理的电池热管理系统。由于液体冷却具有较好的降温效果,采用液体介质对电池进行热管理近年来逐渐引起重视。本文介绍了基于液体介质的电池热管理基本原理,综述了液体介质应用于电池热管理的研究进展,并重点介绍了新型热管在电池散热方面的应用,同时指出了目前液体介质冷却电池时存在的一些问题。     

锂离子电池成组及一致性管理研究现状与展望

归纳和总结锂离子电池和电池组模型、电池成组和电池一致性优化控制的研究方法和存在的问题。同时,对电池一致性管理研究趋势进行展望。提出应根据储能系统实际运行工况和电池成组方式,充分考虑电池连接方式、极柱引出位置、连接件阻抗等,优化电池组模型,提高模型精度。并根据模拟和实验结果,优化电池成组方式和控制策略,解决制约储能产业发展的电池组技术瓶颈。     

锂离子电池热安全防控技术的研究进展

在众多储能技术中,锂离子电池以其能量密度大、能量转换效率高、循环寿命长、应用范围广、对环境友好等优势,成为当前最具应用前景的电力系统电池储能技术之一。但现有锂离子电池体系无法从本质上保证其安全性,在使用过程中具有发生热失控乃至燃烧、爆炸等安全事故的风险。本文就锂离子电池的热失控机理、电池本体的安全设计、安全预警、电池组热失控起火的阻燃装置以及消防安全的研究进展进行了综述。     

锂离子电池热管理技术

电动汽车在应对气候变化和减少碳排放方面显示出了巨大潜力,电池作为电动汽车的动力来源,在性能和安全方面受温度影响很大。一套有效的热管理控制系统能使电池组温度保持在最佳工作范围内,提高整车的续驶里程。主要总结了目前对电池进行散热和保温的主流电池热管理技术——风冷、液冷、相变冷却、热管冷却以及电池加热技术。提出电池热管理技术应往智能化、集成化、与机器学习相结合、能够自适应调节电池生态温度的方向发展,将会有很大的研究空间。     

低温下电池系统台架试验液冷控制方法的优化研究

随着电动汽车快速发展,对动力电池性能的要求日益严苛,电池热管理技术的升级优化变得十分迫切。由于国内缺乏电池系统试验水冷控制策略规范,台架试验与整车试验中的电池系统性能表现差异较大,导致试验结果严重脱节,系统级试验失去了原有的测试验证意义。本文对液冷台架试验方法的实际应用开展研究,通过功率、冷却液比热容、进出水口温差、流量等因素的关联计算,优化了电池系统台架液冷控制方法,使台架试验能够更好地模拟实际整车水冷情况。通过对电池系统进行 -20℃低温快充、-10℃低温快充和 -20℃低温慢充三项试验,验证了该电池系统台架液冷控制方法在低温下的改善效果。相较于传统台架液冷试验方法,采用该液冷控制方法能够使电池系统的温度及电性能更符合实际整车变化,保证了电池系统在系统级试验阶段与整车级试验结果保持一致,实现了电池系统在台架液冷试验的真实性能考核。     

以电池为依据规划电动汽车发展

叙述了电池和整车投入位置颠倒的情况,指出,以电池为依据规划电动汽车发展要近远兼顾、全面规划,燃料电池并非最好的终极动力,并提出一些建议。