储能锂离子电池包强制风冷系统热仿真分析与优化

基于电化学-热耦合模型借助ANSYS Fluent平台对储能系统中的锂离子电池包进行仿真分析与结构优化。首先建立电池的热仿真模型,基于该模型利用ANSYSFluent仿真软件得到电池单体温度分布,并通过与实验测量的结果对比验证所建立的仿真模型的准确性。接着进行了电池包风冷系统的仿真分析,完成了对电池包温度分布和风道流速分布的求解。最后通过改变出风孔数量和风扇挡板形状改善了冷却系统的冷却效果。研究结果表明,基于电化学-热耦合模型对储能电池包的温度与内部流速分布的分析是可行的,对强制风冷系统的结构优化能够大幅度提高系统的散热性能,实现更低的最高温度与更均匀的温度分布。     

动力用锂离子电池热仿真分析

应用CFD-ACE 软件,通过建立模型求解的仿真手段,对15Ah动力用锂离子电池在0.5C充放电条件下进行热仿真分析,结果表明,电极和电解液固然是决定电池热效应的根本要素,但引流极耳、极柱和壳体的优化设计将显著改善电池的热分布,并可以使最高温度不发生在电极部分,这在动力电池高功率输出的情况下尤为重要。     

基于力学仿真的热电池减重设计

为了某制导炮弹用热电池减重设计,首先对主要影响重量的零部件进行小密度材料代替的可行性进行分析比较,小密度材料替代难以实现;通过应用质量管理工具排列图法分析热电池重量的影响因素,在电堆、隔热元件等无法改变,外结构材料也难以代替的困难下,对外结构进行了减重设计,并应用ANSYS仿真软件进行了力学环境仿真,然后进行了减重改进后产品实物地面模拟试验,试验结果满足要求后提供总体搭载飞行,试验结果表明热电池外结构减重改进后强度满足使用要求;应用质量管理工具及仿真软件,缩短了研制周期,达到了精益设计的目标。     

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效果具有一定的影响.     

热光伏系统回热性能仿真分析

热光伏系统是将燃烧产生的热能转变为辐射能并通过光伏电池转变为电能的系统,为提高能量的利用效率,可使用回热器进行尾气热量的回收.通过FLUENT仿真软件,对回热器内部对流与导热的模拟,得出仿真结果,比较和分析两种回热器的烟气和空气出口温度、有效度的变化.仿真结果表明:与实验结果相比,仿真数据比较真实可靠;Ⅱ型回热器大大提...     

热电池仿真技术发展现状与趋势

热电池是一种被广泛应用于军事领域的热激活式一次贮备电池,其工作过程的物理化学图像非常复杂。为了提升热电池设计的可靠性、降低研发成本、提高研发效率,仿真技术已成为热电池设计技术发展主流。系统介绍了热电池仿真技术涉及的模型、物性参数和仿真平台的发展现状,并分析了热电池仿真技术未来的发展趋势。     

锂离子储能电池放电热行为仿真与实验研究

研究了单体锂离子储能电池三维电化学-热耦合模型建模技术,开展了不同放电条件下的电池温升曲线数值仿真和实验测试。实验测定电池各主要组成材料的导热系数、比热等热物性参数,锂电池电芯叠层简化为导热系数各向异性整体结构,建立包含电芯、外壳、正负极柱等主要部件的单体电池三维几何模型;Bernardi模型描述锂离子单体电池生热率,考虑锂电池内阻随荷电状态变化,生热率作为源项加入计算模型,瞬态分析方法得到了放电历程中锂电池温度场分布,并开展了温升曲线实验测试。研究结果表明:锂电池温升呈现非线性特征,在放电末期温升加速明显;外壳材料对锂电池散热具有一定程度的影响;建立的热模型能够较准确地描述锂离子单体电池放电过程热行为。     

锂离子电池电-热联合仿真平台构建

锂离子电池在充放电过程中各个参数量都会随温度的变化而变化,实时评估锂离子电池的电热特性对电动汽车维护和电网储能运行至关重要。针对实际运行中锂离子电池参数测量不准确、电热传递特性不易获取、操作不便等问题,构建锂离子电池电气模型和热模型,并基于等效电路模型和集中热参数模型,综合考虑电池电-热耦合特性,构建了锂离子电池电-热联合仿真平台。基于仿真平台,通过恒流—恒压—新欧洲驾驶周期(New European Driving Cycle,NEDC)实际工况充放电试验,得到电池温度变化曲线,并通过分析温度与电流、端电压和产热散热特性曲线的对应关系,验证了联合仿真平台的有效性。该联合仿真平台可为锂离子电池电-热耦合特性的理论分析以及电池管理系统的设计优化提供依据。     

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。     

热电池新型负极材料锂硼合金的研究与应用

锂硼合金是近年国内外积极研制的一种物理混合物 ,作为热电池负极使用时 ,显示锂的电化学电位 ,电池放电过程中 ,参加反应的活性锂达到 1 0 0 %的库仑效率 ,使用温区为 40 0～ 60 0℃ ,提高了热电池比能量和输出功率 ,延长了放电时间。总结了锂硼合金的制备方法和电化学性质的研究进展 ,阐述了其作为负极材料应用于热电池的电化学反应机理 ,通过与其它锂合金负极材料进行对比 ,说明其优越的电化学特性 ,以扩展锂硼合金在热电池上的应用。     

惯性导航系统电子设备热仿真研究

应用基于CFD的热分析软件Flotherm,本文对捷联惯导系统的电子设备进行了热仿真研究,讨论了热分析的方法及理论,分析了仿真模型的建立方法,其中对电路板和电子元器件的建模方法及元器件热功耗的确定方法进行了具体研究.在常温条件下,对电子系统进行了稳态的热仿真,得到了系统的温度场分布,并与温度测试结果进行对比,验证了仿真结果的正确性.研究结果作为惯导系统热仿真的基础,将起到关键的作用.     

锂离子电池热耦合SP+模型及其参数化简

为了更加准确便捷地研究锂离子电池的性能和健康状态,提出了一种热耦合SP+模型。首先,在单粒子模型的基础上,增加液相扩散作用和电池温度的描述;然后,针对模型参数过多、不易应用的问题,进行参数化简融合,并保留了其清晰的物理含义;最后,对该模型进行不同工况下端电压、容量和表面温度的验证。实验结果证明该模型有很高的仿真精度。热耦合SP+模型的提出使锂离子电化学模型的表达形式和计算过程得到了简化,增加了热行为的仿真,为电化学模型应用于电池管理系统提供了理论基础。     

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.     

锂离子电池热模型研究进展

锂离子电池的热模型对于锂离子电池单体和热管理系统的设计有重要帮助,是研究改善锂离子电池安全性的重要工具.介绍了国内外关于锂离子电池热模型的研究进展,包括电化学一热耦合模型、电一热耦合模型和热滥用模型,以及以这些模型为基础,在锂离子电池单体设计、热管理和安全性研究方面做的工作.在此基础上,分析了当前研究有待于深化的地方,为下一步研究提供参考.     

锂系热电池的设计

介绍了锂体系热电池的设计原则及方法,论述了锂系热电池的详细设计过程,对锂系热电池的结构、激活方式、电化学体系、电性能、保温材料及组合电池等进行了选型、分析和计算,并应用设计举例验证了方案的可行性,为锂系热电池的设计提供了参考。     

纯电动汽车锂离子电池热效应的建模及仿真

电池热模型可用来研究电池内部的温度分布和热传递,从而进一步提高电池的安全性能。通过实验测得不同温度和荷电状态(SOC)下电动车用锂离子电池内阻的变化情况,拟合得到电池内阻和SOC的关系表达式。通过Fluent软件建立了锂离子电池的单体温度场模型并进行仿真。仿真结果表明电池壳体对电芯的散热作用明显,在建模时不能忽略;电池正负极耳对电池整体的温度影响不大,在进行电池组建模时为了加快运算,可以忽略电池极耳。     

基于分层电化学热耦合模型的锂电池放电过程研究

软包锂离子电池由许多电池单元叠压形成,其中电池单元的电和热行为对电池的整体安全性有很大的影响。为了研究电池单元与单体之间的关系,采用多孔电极理论建立了大容量软包锂电池的分层多维模型,并考虑了瞬态温度变化与电化学反应间的相互作用关系。利用该分层模型研究不同温度下电池放电过程中的电化学和热特性,得到更为真实的电池温度场分布。此外,本文介绍了表征电池单体内不同电池单元荷电状态分布的均匀指数。仿真表明,电池单体内的温度梯度差异加剧了不同电池单元间的过电位不一致和电流密度不一致程度,有利于进一步研究单体电池的衰退演化轨迹。     

18650型锂离子动力电池热特性研究

针对电动汽车用锂离子动力电池热特性,以3.2 Ah锂离子动力电池为研究对象,建立了锂离子动力电池的热模型。分别对锂离子单体电池在不同放电倍率、不同环境温度下的热特性进行了仿真和实验。结果表明,锂离子电池温升呈现非线性特征,在放电末期温升速率明显增大;锂离子电池的温升和温升速率随着放电倍率的增大而增大;仿真温度和实验温度变化趋势基本一致,说明所建立的数学模型能够较准确地描述锂离子单体电池放电过程热行为。进行锂离子单体电池热特性仿真和分析,可以为热管理系统设计提供依据。     

退役锂离子动力电池储能系统风冷热管理仿真

为研究退役动力电池储能再利用过程的热管理方法和运行方案,基于退役锂离子动力电池储能系统,设计了风冷热管理的方案和运行策略。建立了舱内退役电池簇的数学物理模型。仿真了不同风量下磷酸铁锂(LFP)电池簇和三元镍钴锰(NCM)电池簇的温度分布,对比分析了有无风冷热管理时电池簇的热行为。结果表明:风冷热管理能满足适宜退役动力电池正常工作时的温度范围;对于磷酸铁锂电池簇和镍钴锰电池簇,增加风冷系统后,簇内电池最大温差可由无风冷时的10 K降低至4 K左右,电池的最大温升由30 K降低至10 K左右。该研究可为退役动力电池储能系统的高效热管理提供借鉴。     

应用集中参数热模型的高密度IPM电机运行过程的热仿真

应用集中参数热模型对高密度IPM电机运行过程进行热仿真。集中参数热模型直接逼近电机的热性能，可以快速评估IPM电机运行过程的热性能，便于IPM电机及其冷却系统设计方案的论证和比较研究。比较仿真结果和实验测试结果，绕组温度的仿真曲线与实验测试结果相吻合，证明了该方法的有效性。