锂离子电池温度特性数值模拟

锂离子电池的飞速发展为各行业提供了广阔的空间,但锂离子电池的温度变化较为敏感,要加强对锂离子电池的高效热管理系统.通过对锂离子电池数值模拟分析,研究其电池内部温度分布、反应热及空气强制对流冷却.基于在三维基础上应用Comsol软件进行了模拟,并对其结果进行分析比较,且对锂离子电池散热和合理利用具有重要意义.     

水下航行器动力电池建模与参数识别

水下航行器能否顺利的完成指定的任务,达到设计的航程、航速,依赖于其中高效的动力电池,因而建立合理的电池模型对于研究动力电池的性能,保证水下航行器的运作而言有着非常重要的意义．本文根据锂离子电池的特性,从电池电化学角度分析,建立了电池的等效电路模型．通过实验方法对电池模型中的各个参数进行了辨识,并与实验数据进行了对比,验证了所建模型的可靠性．     

圆柱形锂离子电池及模组风冷温度场数值模拟

为了对锂离子电池更好地进行热管理,对锂离子电池进行风冷温度场数值模拟分析。根据进、出风口位置及方向设计18组电池模组结构,利用CFD软件对18650型单体锂离子电池和电池模组进行不同条件下温度场散热效果分析。结果表明,单体锂离子电池试验和模拟数值变化趋势一致,且相对误差不超过5%;相同模拟工况下,单层电池模组进、出风口同侧布置优于异侧布置,进、出风口横向布置优于竖向布置,双层电池模组进、出风口同侧布置优于异侧布置,进、出风口竖向布置优于横向布置,得出D1为最优模型;D1风道间距为4 mm时,最高温度、平均温度、最大温差和一致性系数分别为305.30,304.29,2.20 K和0.72%,电池模组温度场散热效果及均匀性最佳;当进口风速从0.5 m/s增大到5 m/s时,各项温度指标分别下降12.53,11.36,3.21 K和1%,当进口风速超过3 m/s时,温度场各项温度指标下降缓慢,温度场散热效果不明显。锂离子电池及模组风冷温度场数值模拟对其在实际应用中具有重要参考价值,可为电池热管理系统提供指导依据。     

锂离子电池放电过程热特性实验研究

以18650锂离子电池为研究对象,利用简化的Bernardi生热模型和混合功率脉冲特性(HPPC)测试,进行相关的热特性实验,对锂离子电池在放电过程中的温升、生热量和直流内阻等特性进行研究.结果表明:电池在放电过程中的温升和生热量与放电倍率呈二次关系;电池在放电过程中的生热量以不可逆热为主,可逆熵变热所占比例小于5.4％,放电倍率越大,不可逆热所占比例越大;电池的内阻在较低的温度和荷电状态(SOC)下变化明显,随着温度的降低,电池的直流内阻不断增大,放电初期,电池的内阻基本保持不变,当电池的SOC降低到40％以下时,电池的内阻逐渐增大.研究结果可以为电池模组及电池包瞬态热模型的建立和分析提供依据.     

热电池地面模拟平台的研制

针对导弹控制舱研制和试验的需要,设计了一套热电池地面模拟平台。该系统基于虚拟仪器技术,使用PXI平台,采用Lab VIEW软件设计,能够监测和记录热电池点火放电时的电压电流曲线,并能够提供瞬态高输出功率,以模拟热电池的真实点火情况。     

电池排布方式对21700锂电池相变热管理系统的影响

以21700锂离子电池组为研究对象,对不同排布方式下的锂电池分别控制电池间距、对流换热系数和相变材料(PCM)导热率,并对其进行有限元仿真。研究了电池间距、对流换热系数和PCM导热率对相变电池热管理系统(BTMS)下不同排布方式(长方形、四边形、六边形)的电池组温度场的影响。结果表明：当电池间距为4 mm和6 mm时,3者具有近似的最高温度,而当电池间距为2 mm和1 mm时,长方形排布的电池组最高温度最大,在2 mm时长方形排布的电池组最大温升分别为四边形排布下和六边形排布下的电池组的105.86%和108.25%,而3者的温差均随间距增大,总体呈现出变小的趋势;在不同的对流换热系数下,长方形排布的电池组最高温度总是最大而四边形最小,随着对流换热系数的增大,3者温差呈现出变大的趋势;随着PCM导热系数的增大,3者的最高温度均不断下降且下降速率越来越小,在5种不同PCM导热系数下,长方形排布的电池组最大温升平均是四边形排布和六边形排布电池组的105.31%和106.02%,3者的潜热储热阶段的温差均有减小,显热阶段对长方形和六边形的温差没有影响,四边形的温差却不断增大。综合考虑最高温度...     

某型航空器电源模块热分析

利用ANSYS有限软件对电源模块进行热分析。得出模块内部温度分布情况内部热量流向;根据温度的分布情况对设计提供了合理的散热方案,并且对实际降温效果进行了模拟;根据不同导热对流系数的仿真结果分析推导出了电源模块内部温度分布和导热对流系数之间的计算关系,为电源热设计提供了依据。     

大型软包锂离子电池的热物性实验研究

针对大型软包锂离子电池热物性参数的测定问题,提出适用于该型电池的热参数表征方法. 基于准稳态导热原理,建立电池的传热理论模型. 开展实验研究电池的比定压热容和导热系数与温度的依变关系,分析热损对测试结果的影响,对测试方法的有效性进行验证. 结果表明,电池比定压热容随着温度的升高而线性增大,导热系数受温度的影响较小. 在900 s内可以测得电池热参数在10~60 °C下的变化状况,实验验证结果显示测算精度高于92.3%,具有测算周期短、准确度高和测试灵活等优势.     

锂离子电池液冷管路优化

锂离子电池热管理系统是提高冷却效率的关键。针对车载锂离子电池的液冷通道管路,对其进行设计优化,建立了相应的数值模型,并通过实验验证了数值模型的可行性。研究结果表明：微通道冷却系统在高倍率放电下,可以将电池的温差从9.74 K降低至4.71 K,最高温度从309.74 K降低至305.13 K,都在最佳工作范围之内。通过对冷却液温度的研究发现,只通过降低冷却液温度并不能改善电池的温度环境,需要一个合适的温度来保障电池的温差,并且冷却液温度与电池的温差呈现出线性关系,电池的温差随着冷却液的温度降低而增大。     

NiMH电池快速充电器的研究

为了设计一种新型NiMH电池快速充电器 ,研究了NiMH电池充电过程中的电化学反应以及电池的充电特性 ,确定采用一种新型的快速充电方法———脉冲充放电方法 .并通过实验验证这种方法的可行性和优越性 .试验结果证明充电器加入放电脉冲后充电迅速 ,能够很好地控制电池的充电电压和温度 ,防止损伤电池 ,而且电池最后的容量比没有加入放电脉冲时的容量大 .     

电动公交车锂电池远程监测系统设计与实现

为了提高电动汽车锂电池的实时监控能力和安全运行, 节约电池维护成本, 提出一种由车载信息采集器和上位机组成的电动汽车锂电池远程监控系统.车载信息采集器由微处理器、CAN总线控制器、GPS模块和GPRS模块组成.采集器通过CAN总线与电动汽车中央控制系统ECU相连接, 将接收的锂电池信息和GPS数据, 通过GPRS网络传输到上位机.上位机软件系统采用C++和Oracle数据库进行开发, 对电池信息进行分析处理和电动汽车的定位, 保证数据存储的稳定性和效率.本系统已进入试验阶段, 实现对锂电池信息监测.试验结果表明系统稳定性好、成本低、可靠性高.     

Weibull拟合的钠硫电池加热模块温升分析

为分析钠硫电池加热模块的温升过程,分别基于三维瞬态导热方程和Weibull函数建立了加热模块的理论模型和试验温升数据的拟合模型,数值模拟了钠硫电池加热模块温升过程与瞬态温度分布,探讨Weibull参数对升温曲线的影响规律.结果表明:Weibull拟合模型能够精确描述加热模块的温升过程,可靠度较高;模块内部整体温升率随时间和距离模块中心的长度均呈非线性降低趋势;形状参数和尺度参数分别决定了分段温升和整体温升的效率,这为钠硫电池加热模块以及其他加热装置的优化设计提供参考.     

Modeling and Optimization of Heat Dissipation Structure of EV Battery Pack

In order to solve the problems of high temperature and inconsistency in the operation of electric vehicle (EV) battery pack,computational fluid dynamics (CFD) simulation method is used to simulate and optimize the heat dissipation of battery pack.The heat generation rate at different discharge magnifications is identified by establishing the heat generation model of the battery.In the forced air cooling mode,the Fluent software is used to compare the effects of different inlet and out-let directions,inlet angles,outlet angles,outlet sizes and inlet air speeds on heat dissipation.The simulation results show that the heat dissipation effect of the structure with the inlet and outlet on the same side is better than that on the different sides;the appropriate inlet angle and outlet width can improve the uniformity of temperature field;the increase of the inlet speed can improve the heat dissipation effect significantly.Compared with the steady temperature field of the initial structure, the average temperature after structure optimization is reduced by 4.8益and the temperature difference is reduced by 15.8℃,so that the battery can work under reasonable temperature and temperature difference.     

基于开启压力的锂电池安全阀有限元方法研究

锂电池作为电动汽车主要的能量来源,对整车的安全性能影响尤为重要,而安全阀是电池的泄压装置,当电池内部压力增大到一定程度失控时,为防止电池因压力增大产生爆炸事故,安全阀会自动发生爆破外泄压力.为了减少实验成本,提出了以强度指标作为安全阀开启发生条件的有限元建模方法,根据强度分布可以判断安全阀的开启压力是否满足设计要求,找出强度的薄弱位置,调整安全阀凹槽刻痕深度,从而帮助结构设计师在设计初始阶段对模型设计的合理性进行快速预判.     

车用动力电池模组风冷散热分析

为了降低车用动力电池模组的最高温度、提高其温度分布一致性,以4×8等间距排列18650锂离子电池模组为分析对象,运用ANSYS Fluent软件对圆形进风口,圆形、半圆形及矩形出风口三种不同散热结构及尺寸电池模组温度场进行了计算。结果表明:矩形出风口散热结构电池模组的最高温度和温度变异系数比相同工况下圆形与半圆形出风口散热结构都小。当进口风速为1~3m/s,矩形出风口为40mm×50mm时,电池模组的最高温度和温度变异系数最小;当进口风速3m/s、矩形出风口为40mm×70mm时,电池模组的最高温度和温度变异系数最小。     

电动汽车锂离子电池散热加热设计

锂离子电池热管理已成为制约电动汽车商业化的瓶颈,为解决此问题,将微热管阵列应用于锂离子电池散热和加热系统.通过测量布置热管前后电池表面温度可知:在1C充放电倍率下,散热系统能有效降低电池模组的温度及电池间温度差异,将温度和温度差值分别控制在40℃与5℃之内;通过加热片加热热管,有效提高电池低温放电性能,从而提高电池持续充放电过程的稳定性和安全性.     

电池充电管理系统（BCMS）的试验研究

电动汽车动力电池组在使用中由若干单体电池串联组成,由于电池性能的差异,可能造成在充电时个别电池的过充电或在工作中个别电池的过放电而导致电池损坏,因此,构建动力电池组充电过程实时监测以及进行均衡控制的电池充电管理系统BCMS在电池组充电工作中是十分必要的。通过构建带有电池状态监测的电池组充电系统,完成了电池组充电、电池电压监测及单体电池充电量调节的软件设计,实现了’电池组充电过程的均衡控制功能。     

电动汽车动力电池壳体力学特性研究

针对电动汽车动力电池的安全问题,本文基于ANSYS建立了电动汽车动力电池壳体力学分析的有限元模型,通过模态分析得出单体电池壳体的前5阶固有频率及振型,并利用有限元分析软件ANSYS中的LS-DYNA跌落模块,对电池壳体的有限元模型进行跌落仿真,仿真结果表明,电池从1.5m高度自由跌落时的最大应力为314MPa,电池壳体材料的屈服应力为685MPa,安全系数取1.5,故电池壳体的许用应力为456MPa,说明电池壳体跌落时的最大应力明显小于电池壳体的许用应力,因此,在电动车出现碰撞等事故时电池壳体不会发生屈服变形。该研究为电池结构的强度和刚度设计提供了理论依据,具有广阔的应用前景。     

基于生命周期评价的退役三元锂电池循环利用系统能耗与碳足迹分析

随着新能源汽车产业的快速发展,动力电池进入大规模退役期,退役动力电池循环利用及其节能减排效应成为重要研究课题.采用生命周期评价方法分析了当前我国退役动力电池循环利用系统的能耗和碳足迹.研究结果表明,1 kWh容量的退役三元锂电池循环利用全生命周期能耗与碳足迹分别为-160.19 MJ和-12.11 kg CO2eq.再...