Simulation and verification of lithium-ion battery temperature changing process

针对软包锂离子电池放电过程中温度变化过程进行研究,依据电池产热基本理论,通过内阻实验及0.5 C放电倍率下的温升实验计算出瞬态生热率曲线,得出电池熵热系数,建立生热速率随放电深度不断变化的瞬态生热模型,基于该模型进行不同放电倍率的温度仿真模拟,并与实验进行对比。结果表明,温度变化模拟结果与实验相吻合,生热率变化模拟结果与实验计算值相符合,模型可以很好地模拟电池在不同放电倍率下的温度变化,对电池温升过程分析及电池热管理过程控制具有指导意义。     

锂离子电池电-热耦合模型分析及其温度场仿真研究

锂离子电池由于放电过程产生大量的热,不可避免的使得电池温度升高。研究大倍率放电时的电池温升,忽略电化学反应热,进一步简化原有的生热模型。为了得到电池温度分布,从电池内部结构出发,根据电流密度在集流板上的分布以及极耳处的收缩/扩散效应,分析集流板上电流密度的分布规律,从而建立电池的电-热耦合模型。通过生热模型模拟电池放电过程的温升现象,并与实验结果对比,发现模拟结果与实验结果能够很好地吻合。文章给出了电池在不同放电倍率条件下放电终了时的温度分布图,并解释了造成这种分布现象的原因。     

基于电化学热耦合模型的富镍锂离子电池产热分析

锂离子电池在工作过程中产生的热效应会影响其温度和电化学性能,并极大地影响电池的安全性和使用寿命.分析电池在放电过程的热特性变化规律及产热机制,评估电池内部不同性质的产热对温度变化的相互作用,对于电池热管理系统的设计起到至关重要的作用.因此,本工作以富镍三元锂离子电池为研究对象,建立了基于动态参数响应的电化学热耦合模型,在0℃和40℃环境温度下分别进行了 0.3 C、1C放电与温升实验验证,验证结果表明耦合模型具有较好的精确性和可靠性,能够准确地分析电池热特性.基于验证后的模型,研究了富镍锂离子电池在不同放电倍率、环境温度、换热环境下的温升特性,并进一步分析了电池内部生热机理及发热特性.结果表明:放电倍率的增大使得电池的总产热量迅速增大,同时加剧了电池内部的温度不均匀性,正负极熵热系数较大的差异性使得正极区域产热较大而负极产热较为平缓.研究结果能够为锂离子电池的热性能评估和电池组的热管理系统设计提供一定的指导意义.     

汽车空调制冷剂直冷动力电池热管理系统的PID控制研究

电池热管理对电动汽车的安全和寿命至关重要。本文采用铝翅片铜管作为基础结构,设计一种结构紧凑、轻量型的18650型锂离子电池模组,采用基于PID原理的算法作为电动汽车空调系统电子膨胀阀的控制方案,实验研究R134a制冷剂直接气液两相流冷却电池模组的换热性能。结果表明：所提出的电池热管理系统能够快速响应温度的变化,并降低电池模组的温度。此外,当控制方案为动态温度PID算法时,电池模组以1 C倍率放电过程中电池之间的最大温差小于4℃,并且电池模组的最高温度低于36℃。     

18650三元锂离子电池的放电热特性

通过某18650型NCM锂离子电池在恒温箱温度为40℃、25℃时的0.5 C、1 C、2 C放电倍率实验与0℃、-25℃时0.5 C倍率的放电实验,得到不同温度与放电倍率下电池的电压与温度曲线,并验证电化学-热耦合模型的可靠性,在25℃时模型精确度最高,电压误差为0.07 V,温度误差为0.8℃,-25℃时精确度最低,电压误差为0.6 V,温度误差为1.5℃.借助模型进行25℃时电池的电极产热分析,并模拟25℃温度条件下2 C放电时的温度场分布,放电结束时电池正负极极耳处温度最高,具体数值为34.8℃,与气流正对的电池表面的温度最低,数值为34℃,在气流后侧距电池中心50 mm处的模型边界处受电池产热与气流的影响温度上升4℃.     

基于电化学热耦合模型的电池热管理研究

动力锂电池在快速充放电过程中,会产生大量的热量,具有热积聚热失控的风险,要对电池进行热管理。本文首先建立了电池电化学热耦合模型,对电池的温升特性进行研究,然后设计了基于复合相变材料（CPCM）的电池热管理系统,对电池在高倍率放电过程中进行控温管理,最后,比较了不同电池间距情况下,电池热管理系统对电池温度和温差的控制效果。数值仿真结果表明,单电池在3 C倍率放电过程中,电池最高温度为58.9℃,而当采用复合相变材料对电池冷却时,即使在35℃的环境温度下,也可以有效把电池最高温度控制在46.1℃,温差控制在3.6℃,从而能确保电池在适宜工作温度内安全运行,延长电池组的使用寿命和提高电池安全性能。更重要的是,通过对复合相变材料的固相率进行分析表明,固相率不为0时,可以有效控制电池温度和温差,而当热管理系统中的复合相变材料固相率为0时,电池组温度和温差均快速升高,因此通过对复合相变材料固相率指数进行分析,有助于复合相变材料的应用及热管理系统的优化。     

基于临界换热系数与干预时间的车用锂电池热设计及运行策略

针对车用锂电池在高倍率放电情况下的热管理问题开展研究.基于电池生热量和散热量匹配的热管理理念,创新性地提出了确保电池热安全运行的临界换热系数hcr,并基于单电池的热电耦合模型发展了一种确定临界换热系数的数值分析方法.对极端工况下的18650锂电池进行临界换热系数的数值研究,发现放电倍率和换热环境温度是其主要影响因素.换热环境温度和放电倍率增加,临界换热系数会急剧增加.为了进一步提高电池的热安全运行能力,针对h相似文献   

不同放电倍率下锂离子电池热效应分析研究

温度对于锂电池的性能、安全及使用寿命有着很大的影响。针对锂电池放电过程中的发热问题,利用Space Claim建立了额定容量为14.6 Ah的LiMn_2O_4正极/石墨阳极方形锂电池三维模型,采用Fluent软件中的MSMD Battery Model模块对放电倍率为0.5C、2C、3C、5C下锂电池的温度场分布进行模拟研究,并与实验结果进行对比验证,研究结果表明:模拟结果与实验数据基本吻合,随着放电过程的进行,电池温度逐渐升高,温度最高处基本位于远离电极的底部区域,放电倍率越高电池的升温速率越快,随之温度也越高。     

基于电化学-热耦合模型的锂离子电池组件产热分析北大核心CSCD

研究电池电化学过程产热对锂离子电池的热管理至关重要。本工作建立了三元NMC锂离子电池的电化学-热耦合模型,首先通过对该电池进行不同倍率的放电与温度实验测试,验证了该模型在电压和温度变化预测准确性。然后针对不同温度下的表现进行模拟仿真研究。在室温下,无论倍率大小,负极产热总是小于正极产热,虽然负极的极化热高于正极,但其可逆吸热较大,导致产热水平低于正极。而随着放电倍率的增加,正极产热所占比例减小,负极所占比例先增加后减小,而集流体产热所占比例持续增加。然而,低温条件下的电池放电表现出与室温情况不同的产热特性,首先,低温导致低倍率负极产热率比例大大增加,负极可逆热为总可逆热的主要贡献热。而高倍率负极产热率减少,正极则呈相反趋势。其次在低温下放电时间随倍率增加呈现不同趋势,高倍率下放电电压快速降低导致放电不完全,在低倍率0.5~1 C放电运行时出现了电压反弹现象但基本放电完全,这是由于低温限制了负极颗粒内部锂离子及时向外扩散,造成电阻增加与电压快速降低,同时大量产热导致自身温升,从而在低倍率下获得电压反弹并保持持续放电的能力。     

锂硫电池放电过程的热模拟CSCD

目前已经实用化的各种电池基本都存在与热相关的安全问题,同样在锂硫电池中也有类似的问题。热模拟的方法可以预测电池在各种工作条件下的温度分布,从而有助于电池的性能优化及结构设计。本文采用热模拟的方法对锂硫电池进行研究,预测锂硫电池工作过程中的温度变化。通过测量锂硫电池在不同温度、不同放电深度下放电过程中的开路电压和工作电压,对锂硫电池的热生成速率进行计算,再利用有限元软件COMSOL Multiphysics对电池在不同环境温度及不同放电速率条件下的温度变化进行了瞬态模拟。通过模拟计算可以得到,在放电过程中,电池内温度先降低后升高;化学反应的可逆熵变产生的热量对温度的变化起主要作用,而不可逆变化产生的热量作用相对较小。     

Unerroric of control of mutual compliance of the efficiency of hydrogen engines of unmanned vehicles in the conditions of mass production

The issues related to the reliability of hydrogen engines of unmanned vehicles and increasing the efficiency of using hydrogen as fuel when using the method of its production during the decomposition of hydrogen-containing molecules of liquid-phase organic compounds in a plasma discharge under the action of intense ultrasonic exposure are considered. Experiments have shown that as a result of decomposition in the acoustoplasma discharge of liquid hydrocarbons, solid-phase carbon-containing products are formed, chemical transformations occur in the liquid phase and hydrogen-containing combustible gas is formed. Hydrogen-containing gas can be used as fuel immediately after synthesis, i.e. it does not require separation, since in addition to hydrogen it contains only impurities of CO₂ and water vapor. The purpose of the study is to formalize the basic conditions for tightening the control of mutual compliance with the efficiency of hydrogen engines of the same series in the conditions of their mass production. Methods of mathematical statistics and hardware-software modeling were used in the study. The term “unerroric of quality mutual compliance control” is introduced to describe a set of hardware and software tools for such control. The principle of in-depth testing of the technical condition of such engines of one series is described in a multidimensional formulation of the quality control problem for three of their operating parameters at once. The conditions for increasing the mutual correspondence of the measured values of such parameters in the conditions of serial production of hydrogen engines are formalized.     

煤焦混烧时粉尘化学成分和比电阻对静电除尘效率的影响

文章介绍了在煤焦混粉燃烧的情况下，粉尘化学成分和粉尘比电阻的变化对静电除尘器效率的影响。     

气门锁夹槽位置检测

气门圆弧形锁夹槽中心至杆端面以及至盘锥面量规线的距离(如图1中L、H). 在过程检验中如用普通量具难以测量,如用仪器测量则速度慢,效率低.为便于生产过程控制,确保工序质量,我们采用锁夹槽定位,用标准件比较测量的专用检具(如图2)进行测量.为保证锁夹槽定位准确以适应不同型号的气门,并防止气门测量时轴向窜动和左右摆动,采用了V型定位叉,使锁夹槽以四点定位,V型叉口的宽度,根据锁夹槽圆弧半径大小确定:约为圆弧的三分之二处(图3,图4).     

小型锅炉烟尘测试时锅炉出力的计算

锅炉烟尘测试时,必须对锅炉出力进行测试。但监测中,许多小型锅炉往往不具备相关的计量装置和仪表,为解决这一问题,文章提出了用烟气量和空气过剩系数来计算锅炉的出力的公式,在实际使用中,该方法简单易行,其结果和实测值具有很好的一致怀。     

MgO膨胀剂细度对MgO水化和水泥浆体膨胀的影响

基于《水工混凝土掺用氧化镁技术规范》中的Ⅰ型氧化镁（MgO）,研究了该型MgO膨胀剂（MEA）细度对掺粉煤灰水泥浆体膨胀性能的影响。即采用X射线衍射分析(XRD)及同步热分析（TG DSC）分析了掺MEA水泥浆体中MgO的水化性。结果表明,养护温度相同时,MEA的细度对水泥浆体内MEA中MgO的水化和水泥浆体的膨胀无显著影响,产生的膨胀均能补偿水泥浆体的收缩;MEA的细度可从试验设计采用的45 μm筛筛余15%左右增加到30%左右,这将有利于MEA生产企业的节能降耗。     

柴油理化性能的分析与质量指标的控制

对柴油的化学组成及物理性质进行了分析,叙述了柴油理化性能与柴油机工作状态的关系,探讨了柴油质量指标的控制措施,为今后的柴油检验和机车检修工作提供了实用的理论依据。     

不同方向地震激励对水工隧洞位移的影响

目前在研究水工隧洞地震响应时只考虑了单向地震激励,忽略了双向地震激励,故不能合理地分析不同方向地震激励对水工隧洞位移的影响。因此,选取合理的材料参数和模型边界条件,应用ANSYS建立了某水工隧洞的三维有限元模型,对单向地震激励和双向地震激励下的水工隧洞进行了位移分析。结果表明,不同方向的地震激励对水工隧洞的水平位移和竖直位移影响不同,水平位移主要受x方向地震激励影响,竖直位移主要受y方向地震激励影响,并根据单向地震激励和双向地震激励存在的相关性,建立了位移数学关系模型。     

关于发展天然气电厂的讨论

世界发电燃料结构在不断的转换过程中。18世纪60年代从薪柴转到煤炭,19世纪到20世纪初大量发展燃煤电厂;20世纪20年代又从煤炭转向石油和天然气,20年代上半叶又大量发展燃油电厂;20世纪末由于天然气生产的发展,天然气因环境影响小,受到工业发达国家的青睐,加速发展天然气电厂。我国70年代初和90年代曾两次发展燃油电厂,由于石油危机和石油价格暴涨而受到制约,不得不实行以煤代油,改造燃油电厂。现在似乎认为燃油电厂不能再搞,但又出现发展燃气电厂的热流,发展燃气电厂确实是当今的世界潮流,但是同当年发展燃油电厂一样,要研究是否符合中国的国情?     

摩托车整车振动分析

针对春兰CL250T摩托车研制过程中的出现的振动现象，分析了各种振动原因。通过试验模态分析和结构分析，找出结构存在的缺陷。通过改进局部设计和工艺等措施，使整车振动问题得到解决。     

Heat of vaporization of mixtures

General expressions for the heat of vaporization of mixtures at constant pressure; at constant temperature; and at constant pressure, temperature, and composition are proposed. The last one is related to the liquid-vapor interface where steady vaporization or condensation is taking place. Numerical examples by the proposed expressions are shown for binary mixtures of HCFC22(R22) and (HCFC123(R123) © 1997 Scripta Technica, Inc. Heat Trans Jpn Res, 25(1): 12–24, 1996