内阻不一致对动力电池组温度场的影响

研究电池组的温度场对于电池系统设计和热管理设计具有十分重要的意义.实验研究了18650磷酸铁锂电池单体的基本性能,测量了不同温度和放电倍率下电池表面温升情况.根据实验结果及已有的生热模型和传热模型,利用Fluent仿真软件研究电池单体在不同温度和放电倍率下的温度场.构建了电池组热分析模型,模拟分析了电池组存在单体差异(...     

锂离子电池模块热模拟仿真

锂离子电池组热行为对电池整体性能发挥起着至关重要的作用,研究电池组热效应对生产实际具有很大意义。基于COMSOL仿真平台建立3×3模块三维热模型,定量分析5 C工作电流条件下的温度分布。研究表明:模块温度呈辐射状由内向外逐渐减小,最高温度集中在中心区域;随着放电进行,电池内部温升逐渐增加,并且单体间温差在可控范围;换热系数为10 W/(m~2·K)条件下,5 C放电可使电池组工作在常温范围,表明在低于此倍率放电下,电池组均可正常工作。     

基于电化学热耦合模型锂电池热管理系统优化

以电化学模型和直角坐标系三维热模型为基础,建立了电化学三维热耦合模型,对锂离子电池组产热情况进行仿真分析,结果表明电池组的温度分布更加符合实际情况,比单独的三维热模型或电化学二维热耦合模型更加准确。以额定容量为60 Ah的锂离子电池为例,对锂离子电池进行不同放电倍率的产热分析,得到了电池组的温度场分布,分析了温差与温升的原因,构建了一种新的电池包的结构,再次对新的电池组进行不同放电倍率产热分析,温差与温升都有明显的下降,达到了优化的目的。     

基于二维模型的单体锂离子电池热仿真与实验

基于锂离子电池二维平面电位与电流密度研究,结合电池组成材料的热物性参数,建立锂离子电池放电热行为热模型,开展了单体电池瞬态热行为流热数值仿真,结合电池温升曲线实验,验证了锂离子电池数值仿真模型.研究结果表明:基于二维电流密度非均匀分布所建三维单体锂电池热模型能够较准确地描述电池的实际放电热行为;电池外壳材质对热模型传热...     

电动汽车用锂离子电池热特性和热模型研究

动力电池组的性能和使用寿命很大程度上决定了电动汽车的性能和成本,而电池组的性能和使用寿命又受到电池生热的影响。本文以35A·h@3.7V方形锰酸锂电池为研究对象,对常温下电池的充放电生热特性和低温放电的生热特性进行实验研究,并基于Bernardi生热率建立了动力电池生热模型。研究结果表明,随着放电电流增大,电池温度快速提高,并且低温环境下可以利用电池放电生热改善电池性能;基于Bernardi生热率的动力电池生热模型能够较好模拟电池放电生热,这为后续动力电池组热管理系统研究提供了参考。     

基于动态生热模型的18650电池温度场建模仿真

为研究18650动力电池放电过程中温度场变化规律,采用实验与数值仿真相结合的方法,通过实验获得不同SOC下直流内阻与放电倍率数据,建立单体电池生热速率随SOC及放电倍率变化的动态模型,基于该模型利用有限元方法建立了单体电池三维热模型并进行仿真模拟。仿真与实验结果表明,仿真的温度变化与实验吻合,该模型可以很好地模拟不同倍率放电条件下电池的温升情况,为电池组的热管理提供了方法。     

温度不一致对串联电池组放电性能的量化研究

锂离子电池由于位置分布和热管理条件差异而产生的温度不一致,会导致串联电池组可用能量减小、峰值功率下降等问题,但是量化影响关系不明晰。基于二阶RC等效电路模型,在-20 ℃~25 ℃温度范围内,采用温度插值和插值拟合的方法,分别获取任意温度的电池放电曲线和峰值电流,其误差分别在2.19%和6%以内,为定量研究温度不一致对串联电池组放电性能的影响提供模型支撑。在此基础上,为定量分析由温度不一致引起的能量和功率效率,定义了电池组能量利用率和功率利用率,对不同平均温度和温差下100块串联电池进行量化仿真研究。结果显示,平均温度的降低和温差的增大都会加大电池能量和功率损失,为电池组热管理的温度阈值控制提供数值参考。     

电池热管理及电池安全技术

传统方法在保护电池短路与过充过程中存在时延过长的问题,为了合理管理电池热量,提高电池性能,延长电池使用寿命,提出基于热分析模型的电池热量管理与安全保护方法。采用平均密度法和理论法分别计算电池密度和电池比热容等电池热特性参数,根据计算结果运用Bernardi生热率模型获取电池生热速率。在此基础上构建电池热分析模型,利用该模型分析差异边界环境中电池在不同生热速率下的生热效果,最后对电池组保护电路进行设计,具体包括充、放电驱动电路、过充保护和短路保护,实现对电池热量的有效管理与安全保护。结果表明该方法可以模拟电池放电升温过程,且与实际情况较为吻合,可以实现电路短路保护和过充保护等功能。     

动力电池热管理电路及温控效果的研究

动力电池热性能是影响电池性能及安全性的重要因素。电池组大功率放电时散热不佳容易引起性能不稳定。提出基于增量式PID控制算法和热电致冷技术,以STM32作为主控芯片开发了电池热管理电路,测试不同倍率下用该温控电路的电池模块温度场梯度均衡性能,结果表明该电路能实现电池倍率放电时均温和控温,控温精度达±0.1℃,提高了电池组运行可靠性。     

电动汽车用电池组的热性能

结合电池成组在电动汽车(EV)上的应用,研究锂离子电池特性与温度的关系、电池组的传热及散热方式。以LP2770134为单体电池,由6个11串5并模组、2个7串5并模组和2个8串5并模组构成100 Ah电池组,在不同放电倍率、不同环境温度下对电池组进行热仿真和实测。在同样的放电倍率下,环境温度升高,电池组温升加大;环境温度升高时单体电池的温度差异增大,部分单体电池温度超过了使用温度(环境温度为40℃时,单体最高温度达到51.5℃)。     

电池组交替式风冷散热结构研究

电池组热管理可以保证电池在一个合适的温度区间内放电,提出了一种使用鼓风机控制电池组内空气往复的风冷散热结构。通过增设电流控制条件判断是否开启双向鼓风机交替工作;温差控制条件控制鼓风机周期性启动间隔时间。基于FLUENT软件对锂离子电池组在恒流放电下进行了温度场仿真,结果表明:与传统的风冷模型相比,使用本风冷散热后电池温度分布均匀,电池组整体温度保持在25～45℃,最大温差保持在指定温度,保证电池处于最佳工作温度范围内。     

18650动力电池组不同布置形式的热特性影响研究

针对不同布置方式的动力电池组,以圆柱锂离子电池为研究对象,建立了18650电池热力学模型,并进行了1 C和3 C下的放电实验,实验测得的截止电压和表面平均温度随放电容量的变化曲线与仿真结果基本吻合,模型准确。基于该模型,分析了电池间距大小不同、分布方式分别为对齐排列和交叉排列的电池组的电池热特性。结果表明,间距较大时,散热越好,电池平均温度越低,温差越小;间距相同时,交叉方案的散热优于对齐方案。这为动力电池组的布置和优化设计提供了重要参考。     

混合动力车用锂电池液体冷却散热器结构设计

通过建立锂电池的热模型,分析了锂电池在不同倍率放电时的发热量。在液体冷却方式下对锂电池组进行了散热设计,模拟散热器在电池组1 C、3 C、5 C放电时流体温度和流量变化情况下的散热性能。仿真结果表明:采用液体冷却能有效降低电池组温度,电池之间的温度一致性好,但在大倍率放电时,单体电池内外温差比较大;而在不同工况下通过改变入口质量流量和优化设计,可以减小电池内外温度差,使电池工作在合理的温度范围内。     

热电池电性能模拟研究

在恒温条件下进行单体电池放电实验,使用有限元分析软件ANSYS对电池组设计方案进行热模拟,得到任意时刻各单体电池的温度分布.以上述实验和模拟结果为基础,预测了给定放电电流曲线下整个电池组的放电电压曲线.预测结果和电池的实测值比较接近,具备了工程应用价值.     

新型相变材料对均衡电池组温差的仿真分析

为探索环保型相变材料(TH-HC43)对提高电池组温度一致性的可行性,对应用TH-HC43电池组进行温度仿真实验.首先,进行TH-HC43热物性参数的实验测试与分析;接着,基于ANSYS建立电池组热效应模型并仿真分析3 C放电时电池组的温度变化;最后,对比自然空冷、现有相变材料与采用TH-HC43的电池组在大倍率放电时...     

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。     

车载动力电池组温升特性仿真及实验研究

利用ANSYS有限元软件对车载LiFePO4锂离子电池组进行温升特性仿真分析,同时,通过高低温实验箱和放电电流控制器模拟电池组的工作环境,对锂离子电池组进行了放电实验,对电池组温升特性进行了分析,以验证ANSYS模拟仿真的正确性与真实性,据此获得锂离子电池热稳定性及安全性随放电电流、温度变化的规律,以及在电池组串联过程中随体积/表面积之比变化的规律,以得到其更真实的热特性。     

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。     

混合动力汽车电池组双介质冷却管理系统设计

随着混合动力电动汽车数量的不断增加,电池的循环寿命和使用安全性越来越受到重视。为降低大负荷工况下放热对电池性能的影响,需要改进电池组冷却系统。基于锂离子电池的生热原理模型,进行了风冷、液冷双介质方式下散热器的设计及仿真,计算和分析结果表明:冷却介质流速和电池组的放电倍率是影响混合动力汽车电池热性能的重要因素。根据工况调整冷却介质的比例,使电池组在最低能耗下,将最大温升和最大温差控制在合理范围内。     

乙二醇对18650动力锂电池组温度场影响研究

将乙二醇作为冷却工质,并且建立18650动力锂电池组模型,将冷却液流速,电池组的放电倍率作为变量,通过流固耦合热仿真,对温度云图、最高温度、电池组和电池间的温度差等结果进行分析,得出在不同放电倍率条件下,冷却液体流速对电池组温度场的影响规律。结果表明采用液体冷却能有效控制电池组最高温度,得到良好的均温效果;增大冷却液流速,能够有效降低锂电池组的最高温度,而且用乙二醇作为冷却液体能有效地控制锂离子电池间的温差,并且随着流速的增大,电池组的最高温度与温差变化趋于平缓。