储能用锂电池模组主动式热管理系统性能研究

热管理对于保证电池模组的使用性能(包括安全性和寿命)具有重要意义.针对储能用方形锂离子电池模块,通过热流体模型仿真,研究了主动式风冷和液冷热管理系统性能.模块原串行式风冷方案被优化改进为串(并)行混合式风冷方案,提高了电池组温度场一致性,但对于降低最高温度作用有限,并发现液冷系统热管控性能明显优于风冷.还比较研究了风冷和液冷方案的能耗情况以及循环充放电过程中变流量工况对能耗的影响,发现空冷系统能耗约为液冷系统的6.2倍;变流量策略可以满足有效热管理的要求,而且降低了风冷系统24.3％的能耗和液冷系统19.7％的能耗.     

动力电池包液冷系统的数值研究

针对动力电池模组工作过程中易出现高温且单体间温差较大的问题,设计了3种内部不同构造孔的液冷板及2种液冷板放置方式进行电池模组数值计算,考察模组电芯的温度分布情况,并通过实验验证了热仿真模型的准确性。研究发现：在相同入口截面积及流量条件下,内部长圆形孔的液冷板冷却作用要略优于圆形和椭圆形孔的液冷板;模组底部及两侧冷却方式要远优于单纯底部冷却,模组整体温度分布低且均匀性更高。     

锂离子电池热管理系统综述

锂离子电池对温度较敏感,在不同温度下会发生复杂的电化学反应。温度过高或过低均可能引起电池性能衰减,甚至诱发热失控,需要引入热管理系统控制电池温度,改善模块温度均匀性。根据传热介质的不同,将热管理技术分为风冷、相变材料、液冷和热管,分析各技术在应用中的优缺点和改进策略。从成本、控温效果和持续性等方面,对各技术进行多角度的综合性分析和评价,以明确适用范围。对多种技术相结合的耦合式系统进行可行性分析。     

导热界面材料与强制风冷在储能模组内的应用

为探索导热界面材料与强制风冷冷却在锂离子储能电池模组中的应用模式,分析了导热界面材质的特性以及工程应用模式,并通过对比实验验证得到测试结果。研究结果表明：在某些中高倍率应用场景下,可以使用导热界面材料和强制风冷冷却双管齐下的散热方式;利用导热界面材质良好的填充效应可以提升锂离子电池模组的散热能力,可为储能电池模组热管理系统设计提供理论依据。     

液冷储能电池冷却系统的研究∗

当前储能电池的冷却以风冷散热为主,但风冷散热存在电池组散热效率低、系统噪声大、产品环境适应性 差等问题,给储能系统的推广应用带来了挑战.液冷系统具有换热系数高、比热容大、冷却速度快等优点,可将储能 电池组温升控制在更小范围内,有助于延长电池组的循环寿命.因此,更高效的储能液冷冷却系统成了工程技术人员 争相研究的新课题.通过研究锂离子电池的温度特性、冷却系统原理、不同冷却设备的特点等,提出了一种液冷储能 电池冷却系统方案,为储能电池的液冷冷却提供借鉴.     

锂离子电池模组液冷散热设计

为了提高电池模组的散热效果,建立了电池模组的液冷散热模型,并且在常用的蛇形流道和并行流道的基础上对流道结构进行改进.利用Fluent软件仿真技术分析对比在不同结构下电池模组的散热效果,选定最佳流道结构.研究分析在不同冷却液进出口位置、流量、初始温度以及流道结构参数下模组的散热性能,结果表明:两侧液冷板的冷却液进口位置分...     

热管和风冷结合的动力电池组热管理系统

目前，风冷及液冷电池组热管理系统的研究和应用较多，使用热管的电池组热管理系统在实际应用中很少见。热管和风冷结合的散热结构与风冷散热结构相比，可更高效地将电池内部产生的热量传递至外界，在保证电池组密封前提下，使电池组内部温度更均衡；它与液冷散热结构相比，减少冷却液体质量，避免了液冷管路漏液发生，提高电池组使用的可靠性和安全性。采用仿真软件，对热管结合风冷的散热结构进行热仿真，探究冷却风入口风速和角度、隔板材料性质及是否添加扰流板对电池组散热效果和温度均匀性的影响。仿真数据说明与原状态比较，通过增加入口风量、改变隔板材料以及添加扰流板，可使电池组最高温度和最大温差分别降低26.8%和65.9%。     

液冷板结构对电池模组液冷性能的影响研究

针对不同结构的液冷板,采用标准的k-ε湍流模型,运用有限元分析软件FLUENT对电池模组液冷板进行建模仿真.研究结果表明,双进出水口结构液冷板对冷却液的散热性能明显好于单进出水口,但对电池模组的液冷效果不理想.内置式液冷板结构液冷效果好于电池模组上置式液冷板结构,且散热均匀高效,从而确定了一种散热高效均匀的液冷板结构.为了验证建模仿真的可靠性,在设计生产出实物后,对内置式双进出水口液冷板实物模型进行了0.7 C放电液冷实验.实验结果表明,采用此结构的电池模组在放电时,温升的实验结果与仿真结果基本一致,在一定程度上验证了模拟仿真的可靠性.     

车用锂电池散热方法研究

综述了锂离子电池冷却方式的最新研究进展,包括风冷、液冷、相变冷却和热管冷却,并分别对每种冷却方式进行了归纳与分析。指出了目前研究的不足之处,多从冷却效果出发,较少考虑系统的质量、能效,及是否有利于电池箱体在整车内的布置等。提出了未来锂离子动力电池热管理系统的研究方向,为后续研究提供参考。     

纯电动汽车用锂离子电池热管理综述

动力蓄电池热管理系统(BTMS,Battery Thermal Management System)对纯电动汽车在各种环境下的动力性有至关重要的影响。通过文献研究分析了锂离子电池工作原理、高温及低温条件下的产热原理,总结目前纯电动汽车用锂离子电池的强化传热措施,并提出了空调制冷中分水冷电池包和风冷电池包的方案,并且说明了集两种热管理方式为一体的热管理系统是未来适合复杂工况的大功率锂离子动力电池热管理的重要研究方向。     

基于热管技术的锂离子电池热管理研究进展

锂电池由于具有能量密度高和使用寿命长等优点而被广泛应用于电动汽车.但由于其性能和寿命对温度非常敏感,因此,设计良好的锂电池热管理系统成为电动汽车发展过程中的关键技术.介绍了温度对电池性能的影响,阐述了当前形势下电池热管理系统的标准,回顾了空气冷却、液体冷却和相变材料冷却优缺点,重点介绍了以热管技术为基础的电池热管理研究...     

锂离子电池散热技术研究进展

对锂离子电池的产热模型和散热技术进行综述,介绍目前锂离子电池领域风冷、液冷、相变冷却及复合冷却的发展情况.风冷效果的优化主要从冷却介质参数、结构参数及控制策略方面进行;液冷技术出现了散热能力强的微流体冷却,有望实现外部冷却到内部冷却的技术革新;相变冷却技术引入液气相变技术,实现了热量快速传递,可满足高倍率放电高散热量的...     

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。     

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。     

一种液冷一体储能电池管理系统的设计

随着大容量、高功率密度储能的需求增长，液冷式储能成为行业发展趋势。液冷式电池模组容量大、电芯数量多、系统电压高，对电池管理系统实现电池数据采集、系统控制管理与系统运维功能提出了更高要求。提出了一种基于液冷一体储能系统的电池管理系统，介绍了整个系统通信架构以及各级管理单元的设计，阐述了各单元的功能配置。对比目前市场常见的4种被动均衡方案所存在的局限性，按照外置MOS的方案设计了被动均衡电路，实现了均衡控制并减少了人为补电操作。提出的系统已在实际工程中得到应用，获得了完整充放电循环数据曲线，验证了系统的可实施性。     

电动汽车电池模块设计

动力电池通过不同形式的串联、并联组成电池模组,若干电池模组与电池管理系统等组成的电池系统为电动汽车提供动力。本文对不同规格的锂离子电池模组设计进行介绍,分析其优缺点,提供一些设计中可供参考的信息。     

风冷式CPCM锂离子电池热管理系统性能分析

针对圆柱形锂离子电池,提出一种风冷式膨胀石墨(EG)石蜡复合相变材料(CPCM)电池模组散热结构.建立了该电池模组的热仿真模型并进行数值模拟,结果表明,EG的质量分数为12％时,电池模组的最高温度及温差同时达到最低值;电池模组进行连续1C充电/3C放电充放电循环,空气流速为3m/s时,在两次充放电循环过程中,每一个时刻都能将电池模组的最高温度及温差控制在合适的工作范围内.在环境温度为37℃时,该热管理系统能将电池模组的最高温度控制在50℃以内,温差控制在5℃以下.     

动力电池模组热管流道变结构研究

针对电动汽车动力电池对温度变化敏感所导致的使用性能衰减、续航里程不足的问题,研究了冷却板热管流道结构对动力电池模组温度及一致性的影响。提出采用变结构热管流道设计,对电池模组温度进行有效控制。根据冷却板和热管流道结构布置及温控要求,针对新型热管流道变结构,建立电池模组液冷散热有限元模型,得出在3 C放电倍率下流道变结构对电池模组温度场的影响规律。通过FLUENT仿真分析,结果表明采用新型流道变结构冷却板比传统流道结构冷却板对动力电池模组的冷却效果更好,其中90°S型流道变结构可以使动力电池模组的最高温度降低0.56 K,光滑弯曲流道变结构可以使动力电池之间的温差降低0.36 K。     

基于非均匀翅片液冷板的电池热管理性能研究

为有效降低动力电池组最高温度和减小温差,减少液冷板质量和泵的功耗,提出非均匀翅片液冷板设计.Fluent软件建立了非均匀翅片液冷板与动力电池的流动传热耦合模型,通过实验获得电池在5 C放电条件下的产热率,研究该工况下固定几何翅片、X方向非均匀翅片和Y方向非均匀翅片对热管理系统性能的影响,结果表明翅片直径沿Y方向递增可显著改善温度均匀性、降低压力损失和质量.与传统并行微通道设计相比,非均匀翅片液冷板设计使液冷板质量、水泵功耗、温度标准偏差分别降低30.39％、11.2％和3.24％,最高温度降低1.33℃.     

动力电池组液冷散热系统

设计一种车用动力电池组的液冷系统,系统由R134a蒸汽压缩制冷回路和乙二醇水溶液循环回路两部分组成。其中制冷剂回路和冷却液回路在板式蒸发器处耦合,冷却液通过布置于电池组两侧的冷板对电池冷却。建立一维稳态制冷回路、冷却液回路和电池组的仿真模型,并开展相关温控实验。结果表明电池组最高温度受放电电流影响。在1 C及以下倍率工作时,液冷系统能稳定控制电池组处在适宜的工作温度范围内且温度均衡。