液体接触式电池热管理系统流道设计流速优化

设计了一种液体直接接触电池的热管理系统,提出了顶部平行式"U"型流道、底部平行式"U"型流道和高低交错式"U"型流道三种不同形式的流道结构并建立了相应结构的流固耦合热模型,利用Fluent对三种流道结构的散热和加热效果进行模拟比较。结果表明:高低交错式"U"型流道结构比平行式"U"型流道结构具有更好的散热、加热综合效果。最后对高低交错式"U"型流道结构的流速进行了优化分析,在1 m/s的最佳流速下电池3 C(111 A)倍率放电的最高温度和最大温差分别为39.85和3.5℃。-30℃预加热到10℃后箱体内油液的最大温差为6℃,电池最大温差为3℃。     

基于半导体制冷-相变材料的电池热管理

相变材料用于锂离子电池冷却时,可能会受环境温度的影响;半导体制冷片用于电池冷却时,通常要对发热端进行液冷,结构较复杂。为解决上述问题并实现优势互补,提出一种半导体制冷片结合相变材料的锂离子电池热管理思路。建立三维传热模型,进行仿真计算。在散热工况下,环境温度分别为25℃、35℃和45℃时,5 C恒流放电的方形(70 mm×27 mm×90 mm)磷酸铁锂锂离子电池的最高温度始终都在60℃以下;在加热工况下,环境温度为-10℃、-20℃时,使本身不产热的电池的最低温度达到0℃,分别需加热223 s、479 s。该热管理结构既可满足电池在不同环境温度下的散热需求,也可实现低温下较好的加热效果。     

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。     

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。     

纯电动客车氢镍动力电池包散热系统研究

氢镍动力电池包散热不良会影响电动汽车整车的使用性能,严重时还将导致安全事故,因此电池包散热系统性能至关重要。建立了三维非稳态氢镍动力电池包散热系统模型,应用计算流体力学(CFD)的方法,对采用不同进、出风口角度(θ)的氢镍动力电池包流场和温度场进行数值模拟。结果表明随θ角度的增大,动力电池包中最高温升和最大温差都会有所降低,并且θ角度较小时改变θ值对散热的影响最为明显,随着θ角度的逐渐增大,散热效果变得不再明显。在这基础上,分析了氢镍动力电池包散热不良的原因并提出了散热结构改进方案,最后经两次改进后,氢镍动力电池包散热系统仿真结果表明:电池包中的最高温升由50℃降为36℃,最大温差由26℃降为6℃,电池包散热明显改善。     

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%。     

基于复合相变材料的电池包热管理研究

有机类相变材料导热系数普遍低,制约了其在电池热管理中的应用,通过与高导热率的材料复合能有效改善相变材料的导热性能.为明晰复合相变材料的材料属性对电池包温度分布、温升速率、温度一致性等温度特性的影响,建立了单体电池产热模型和相变材料相变模型,并通过理论计算得出复合相变材料的热物性参数.以此为基础模拟电池组在环境温度40℃、3 C恒流放电恶劣工况下的散热,分析导热填料种类及其质量分数对冷却效果的影响.结果表明:在相变热管理下,电池组最高温度能维持在50℃以内,电池表面最大温差能维持在1℃以内.     

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.     

锂离子动力电池包保温性能的优化设计

为了解决电动汽车冬季续航里程严重缩水的问题,进行了一系列保温优化设计.针对某款动力电池包,首先分析了其在低温下的"痛点"和散热路径,在不降低模型精度基础上,进行了内部保温和外部保温仿真设计和分析.以优化的内外保温相结合的方案为蓝本,进行了保温性能仿真验证.结果表明,保温工况下电池包的低温"痛点"主要集中在靠近端板的位置.在该部位采取加强隔热的措施,就能提升电池包最低温度,减小温差.     

混合动力汽车用锂电池组散热系统研究

电池包由于充放电倍率高,内阻大,电池热负荷高,温度不均匀,严重影响电池的电化学性能、循环寿命、安全性和可靠性。设计了一款用于混合动力汽车用风冷电池包散热结构,并通过STAR-CCM+软件模拟了流场与温度场,达到设计目标。在此基础上,对电池包进行热平衡台架试验。仿真结果与试验结果一致,电池包的最大温差为3℃,最高温度为26.5℃。     

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。     

基于时变流体温度的锂离子电池组传热分析

针对板式液体热管理系统,以软包装三元正极材料锂离子单体电池及电池模组为研究对象,建立单体和整包电池的传热计算模型。基于整包电池模型,分析恒定和时变流体温度对电池模组传热特性的影响。电池包中心或边缘处模组换热条件的差异,对冷却的最高温度和加热的最低温度影响甚微,对最大温差影响不明显。流体恒温的假设在传热计算时会高估系统对模组温度最值的影响;在散热计算时会低估对模组最大温差的影响。在25℃下以1 C放电,线性、指数型流体温升模型最高温度分别比恒温模型高3. 34℃和2. 54℃;在-10℃下以25℃的流体对电池进行加热,线性、指数型流体温升模型最低温度分别比恒温模型低4. 06℃和4. 36℃。     

电动汽车驱动电机冷却技术研究发展综述

电动汽车驱动电机作为电动汽车的核心部件，其温升问题直接影响着电动汽车的稳定性以及安全性，因此选择合适的热分析模型和冷却结构在电动汽车驱动电机的设计过程中有着非常重要的现实意义。针对电动汽车驱动电机冷却问题，以电动汽车驱动电机“热的来源-热的处理-实际应用”为主线，对近年来国内外电动汽车驱动电机的冷却设计发展现状进行了综述。对电动汽车驱动电机热源计算方法以及各类型损耗基本原理进行了简述。按照自然冷却、强迫风冷、液冷的分类方式阐述了不同种类电动汽车驱动电机冷却系统的国内外应用现状，并总结了近年来电动汽车驱动电机冷却结构的实际应用情况及其优缺点。这些工作为电动汽车驱动电机的研发提供了一定的参考。     

基于均匀设计的电池组液冷结构多目标优化

为了获得动力电池组蛇形液冷结构的合理参数,提出了一种均匀设计法、BP神经网络算法以及多目标遗传算法相结合的动力电池组液冷结构优化设计方法。首先进行了单体电池温升试验,对电芯仿真计算模型进行了验证,为均匀设计试验与参数处理的数据准确性提供支持。然后以电池组温差与液冷结构压降为设计目标,以冷却液入口质量流量、冷却液入口口径及液冷管管道宽度为设计参数,通过均匀设计试验进行CFD仿真,获取液冷结构具体参数,并通过BP神经网络算法进行训练获得设计目标与设计参数之间代理模型。最后通过NGSA-Ⅱ多目标遗传算法对该代理模型进行计算获得Pareto解集,根据工程经验选取Pareto最优解进行优化结果验证和优化前后仿真结果对比。仿真结果表明：电池组最高温度降低5.06℃,降幅为14.3%;电池组最大温差降低4.88℃,较优化前下降51.5%;液冷结构压降上升122.8%,解决了负压问题,减小了冷却液压力损耗,验证了该优化方法的有效性。     

液冷管道对动力锂电池组温度场影响研究

锂电池被广泛用于电动汽车来代替传统能源,但由于锂电池适宜工作最高温度为50℃,所以有效控制电池组温度对于电动汽车设计尤为重要。建立了液冷散热锂离子电池组有限元模型。对不同流道数量的电池组进行仿真,可知增加流道数量能够降低电池组最高温度;分别对相同截面积的圆形和矩形流道电池组进行放电过程热仿真,可知采用矩形流道能比圆形流道更能有效降低最高温度,但同时会提高电池组内最大温差;对不同长宽比的矩形截面流道电池组进行仿真,可知增大流道截面长宽比,能有效降低电池组的最大温度,但过量增大截面长宽比会提高电池组内温差,使电池组的均温性能下降。     

锂离子电池温度特性的研究

动力蓄电池作为纯电动汽车的动力来源,是提高整车性能和降低成本的关键一环,其温度特性直接影响电动汽车的性能、寿命和耐久性。针对锂离子电池在低温环境下放电容量低及单体之间温度不均匀的问题,合理设计了电池包结构,选择合适的热管理方式,保证电池包内各个单电池工作在合理温度范围内的同时尽量维持包内各个电池及电池模块间的温度均匀性。     

新型集热结构的PV/T组件冷却模拟研究

针对光伏模块冷却方式设计了一种新型集热结构的PV/T组件.基于Fluent软件运用数值模拟方法比较新型集热结构中不同凸包间距、高度对新型冷却板的影响,同时在相同条件下将该结构与扁盒式冷却板进行了比较.从4种模型中选择凸包直径15 mm、凸包间距15 mm、凸包高度为15 mm作为最佳模型,此时背板平均温度为295.31 K,出口截面平均温度为293.41 K,冷却背板热效率为0.9;相同条件下将该模型与扁盒式冷却板比较,新型集热结构模型背板温度减少了6.5 K,出口温度增加了0.99 K,集热效率增加了0.26,摩擦因子、热工水力性能参数、努塞尔数、表面传热系数等几个热性能参数有较大的提升.     

电动汽车动力电源系统低温加热策略研究

电动汽车动力电源系统在低温环境下工作,需通过外部加热的方式改善动力电池的低温充放电性能。在目前电动汽车行业内,动力电池系统采用的加热方式有很多种,主要介绍了一种利用PTC加热技术,通过改进电路设计和优化热管理控制方法,进一步提升PTC的加热效果,充分发挥动力电源系统的低温充放电性能,对电动汽车动力电源系统热管理发展具有巨大的推动作用。