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℃)。     

新型车用软包锂离子电池模块温度特性研究

电动汽车电池包由一定数量的电池模块组成,模块的温度特性将直接影响电池包的温度特性。为研究软包三元锂离子电池模块的温度特性,以软包三元锂离子单体电池作为对象,设计并制作了新型的电池模块。通过测量试验,获得了单体电池在不同下开路电压与温度的关系,获得了dE0/d与的关系曲线。结合Bernadi生热模型,利用ANSYS软件建立了电池模块热模型;进行了不同放电倍率下发热仿真,对比不同放电倍率下模块的温升实际测试结果,实测结果与仿真结果误差很小,表明该模型是可信的。仿真结果表明该模块在不同倍率下放电的温升和温度场差异较小,这表明模块的散热设计是有效的。     

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。     

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(...     

VDA方形动力锂电池生热特性仿真分析与研究

研究动力锂电池的生热特性是解决纯电动汽车电池包散热问题的前提,运用ANSYS有限元仿真软件,对车载VDA(德国汽车工业联合会)高能量密度卷绕式方形电池单体进行生热温度场仿真分析,模拟了在不同放电倍率和环境温度条件下,电池温度场的变化。结果表明,在自然对流换热条件下,随着环境温度增加,放电倍率增大,电池温升明显;电池的温差随着放电倍率的增加而增加,而随着环境温度的增加反而降低;电池内核温度最高,对比层叠式电芯热模型,卷绕式电芯的热量从几何中心向四周均匀分散。     

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。     

基于密胺吸附型相变材料的散热性能优化研究

锂离子电池具有循环寿命长、安全性能好、自放电量小等优点,被广泛应用于电动汽车及储能等领域.然而,由于电池组间的散热和温度不一致,热失控事故时有发生.通过制备密胺吸附型复合相变材料并将其应用在电池模组中进行热管理,结合SolidWorks和Comsol软件,分析了不同厚度、不同导热系数下相变材料对单体电池和电池模组温度分布规律的影响;并建立了密胺吸附型相变材料的电池散热模型,采用实验与模拟相结合的方法优化其散热性能.研究结果表明,当锂电池以5 C放电时,相变材料层的厚度应大于2.5 mm,电池模组的温度可控制在43℃以内;当相变材料的导热系数提高到2.5 W/(m·K)时,电池模组最大温差减小到1.2℃.综上可知,本研究所开发的密胺吸附型复合相变材料作为被动热管理技术展现出良好的控温效果,在电动汽车及储能领域具有重要的应用价值.     

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。     

锂离子动力电池风道模型设计与散热仿真

为了研究车用锂离子动力电池模组的散热性能,本文以5×10等间距排列的18650锂离子电池模组为研究对象,采用ANSYS AIM软件仿真了电池模组的风道方向、排布方式、进出风口位置、放电倍率对电池散热的影响.结果表明,在相同风速下,横向风道模型的电池温差低于纵向风道模型.随着风速增加,电池的最高温度、平均温度和温度差均降...     

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。     

极端工况下动力锂电池模组散热特性研究

针对基于膨胀石墨/石蜡复合相变材料(composite phase change material, CPCM)电池模组在极端工况下的散热性能问题，提出采用高导热石墨片(graphite sheets, GS)来提高方型动力锂电池模组在大倍率充放电循环工况下的热管理性能，建立了基于CPCM/GS电池模组二维热模型，利用曲面响应法探究了大倍率放电工况下石墨质量分数、CPCM压缩密度对电池模组散热性能的影响，以及在充放电循环工况下GS对电池模组温控和温均性能的影响，结果表明随着石墨质量分数和CPCM压缩密度增加，电池模组最高温度和最大温差均减小；在充放电循环阶段，与CPCM模组相比，CPCM/GS模组表现出更好的温控和温均性能。     

锂离子电池典型温度与倍率放电特性分析

以三元体系锂离子电池单体为研究对象,将温度和放电倍率作为考察因素,电池电压降和电池温升作为分析特性,通过控制变量法选取典型工况1 C放电倍率及25℃环境温度,在此基础上探究温度以及放电倍率与电池电压降和电池温升之间的关系,简要探讨了不同温度下和不同倍率下放电对锂离子电池特性的影响,论述了电池温度与放电倍率在不同区域影响的显著性,同时也指出锂电池高倍率放电的危险性。     

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。     

圆柱形氢镍电池温升效应研究

通过实验测得六种不同厂家生产的相同型号的氢镍电池在不同温度下的物性参数值,并通过多项式拟合的方法得到电阻值的拟合曲线.建立电池简化传热模型,并运用CFD商业软件进行数值模拟,得到了电池在不同放电倍率、不同对流换热方式下的温升曲线及温度分布.比较并分析了电阻值取常数和取为温度的函数两种情况下电池温升及分布的变化.为进一步研究氢镍电池发热特性、改善其温度性能提供参考.     

锂离子电池放电过程瞬态生热特性分析

为探索纯电动汽车用锂离子电池在放电过程中的瞬态热特性,通过试验测试得到不同温度下的内阻和不同放电倍率下的温升曲线,计算出不同放电倍率下的瞬时生热率;根据0.5C放电倍率下的瞬时生热率和内阻生热率,求出熵热(可逆反应热)系数变化曲线,分析锂离子电池熵热特性对瞬态生热特性的影响。分析结果表明:锂离子电池的瞬态热特性主要受电池内阻热和熵热(可逆反应热)的瞬态特性影响;熵热是影响电池放电过程中温度波动的主要因素,在放电中期会出现由相变反应引起的吸热现象;在小倍率放电过程中,熵热对电池温度场的影响大于内阻热,而在大倍率中则相反。通过分析,可以为电池瞬态生热模型的建立与完善提供依据。     

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.     

基于主被动冷却耦合的棱柱电池热管理系统研究

随着电动汽车电池包容量的增加和电池单元能量密度的提高,电池的热管理已经成为当前电动汽车设计制造过程中的重点和难点。本文基于单个电池单元和电池模组逐级热分析的方法,在电池模组的热管理系统中,引入液冷板作为主动式制冷,同时采用风冷和均热板作为被动式制冷。首先,通过对单个电池单元进行细致建模,计算得到不同电池单元放电倍率下的产热量。然后,对组装成的电池模组进行主动和被动热管理系统的建模。接着,分别对两种不同的热管理系统—风冷与液冷耦合系统、液冷与均热板耦合系统进行最高温度和温度均匀性的模拟仿真,并选择冷却性能更优的结构。最后,对选定的热管理系统在不同质量流量下对系统冷却效果的影响进行优化设计。研究结果表明,随着冷却液流量的增加,最高温度呈现下降趋势,且在2.125 L/min之后冷却效果趋于平缓。综合考虑冷却效果和系统能耗,2.125 L/min的进口流量是在液冷与均热板耦合系统下的最佳选择。     

考虑热辐射效应的锂离子电池温度场仿真分析

温升是影响锂离子电池力学性能和使用寿命的主要参数。研究了热辐射效应对温度的影响,首先建立了圆柱型电池传热模型,针对ICR65/400锂离子电池数值分析了热辐射系数对电池内部温度场变化的影响;然后讨论了放电倍率、对流换热系数和环境温度对热辐射的影响;最后在高放电倍率、自然对流和低温环境下,对有无热辐射效应的温度场进行了比较。结果表明:圆柱型锂离子电池放电过程中最高温度出现在电池中心处,最低温度在电池表面;当放电倍率、环境温度和对流换热系数不变时,热辐射系数越大,电池散热越快,体系降温速率越快,达到热平衡时间越短;电池放电倍率越高,其生热速率越快,热辐射的散热效果越显著;当对流换热系数和放电倍率不变时,环境温度越低,其与电池温差越大,热辐射的散热效果越显著;当环境温度和放电倍率不变时,对流换热系数越小,热辐射的散热效果越显著;热辐射效应可有效降低电池内部温度。     

一种新型的锂电池发热量测试方法及发热特性分析

现有的发热量测试方法主要是绝热式量热方法,该方法由于热量无法散出导致电池温度过高,具有一定的安全隐患,同时大倍率放电情况下存在热量追踪不及时造成误差的情况。针对现有发热量测试存在的问题,提出了一种新型基于换热器的发热量测试方法,该方法可以将大倍率放电工况下的电池温度控制在安全范围内,同时实时监测电池的发热量,通过使用高精度测量设备实现锂电池发热测试研究,具有高精确度,良好的跟随性等特性。针对不同种类电池在不同放电电流条件下拟合出相关公式,为电池热管理分析提供可靠热特性参数,提供合理有效的散热方案。该理论及设计方法对于锂电池大倍率放电工况下的产热测试具有出色的效果。本实验研究有利于进一步分析不同放电工况下锂电池的热特性。