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。     

大容量软包装锂离子电池放电过程热分析

锂离子电池尤其是大容量锂离子电池在放电过程中会产生大量热量,如果不及时进行散热处理会严重影响电池整体的性能,也会产生安全隐患。利用STAR-CCM+软件,以软包装锂离子单体电池为研究对象,建立锂离子电池的传热模型,分析锂离子电池在放电过程中发热量、温度分布等变化规律,并讨论不同对流换热系数对电池温度的影响。     

锂离子动力电池模块设计及散热特性

锂离子动力电池模块大电流放电引起电池过热及各电池单体散热的不均性这一缺点严重影响了锂离子电池的使用性能、服役寿命及安全性。针对上述问题,设计了一种"管壳式"电池模块,采用计算流体力学软件Fluent模拟了该电池模块中的温度场,分析了其散热效果。结果表明:通过电池模块中的铝管和折流板的联合散热作用,可提高电池模块的散热效率和温度均匀性;环境温度为27℃、空气流速为1 m/s时,3 C放电,该电池模块的最高温度为50℃,最高温度和最低温度之差为5.1℃。     

方形LPF动力电池在内短路下的热效应分析

为分析对流换热系数、热辐射、外壳厚度及导热系数对磷酸铁锂(LPF)动力电池散热能力的影响,以60 Ah方形LPF动力电池为研究对象,建立穿刺实验情况下的电池生热模型,确定模型中的有关参数,建立有限元仿真模型并利用Ansys软件定量地计算温度场。结果表明:提高电池表面对流换热系数和导热系数,可显著提高电池散热能力,热辐射和外壳厚度对电池散热有影响,其中,外壳厚度如何影响电池内部温度场需综合其他因素分析。     

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℃。     

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。     

锂离子电池集流体的研究

研究了锂离子电池用Cu和Al集流体.用恒电流测试研究了Cu和Al作为不同电极集流体的充放电性能,并用线性扫描伏安法研究了它们的极化曲线.结果表明:Cu和Al分别作为锂离子电池负极和正极集流体时,都具有嵌锂容量小、高电化学稳定性、降低电极极化的特点.     

高速永磁同步电机转子瞬态温度场解析解

在转子的热设计中,很自然地有如下要求:在已知转子内热源的条件下,确定转子需要多大的对流换热系数以及相应气隙流体温度,使得转子局部最高温度不超过设计值。内热源已知的条件下,实验测量转子温度和气隙流体温度便可得到相应的对流换热系数。为解决高速永磁电机转子热设计问题,本文给出了转子温度场的解析解。首先将时变的且含内热源的传热方程无量纲化,然后利用傅里叶积分变换法求解,其中轴向分布不均的对流换热系数和气隙流体温度用等效的对流换热系数和等效气隙流体温度代替。通过与有限元计算结果对比,验证了该解析解的正确性。获得了一类高速永磁电机转子在各种散热因素作用下的稳态最高温度分布图,为转子的热设计提供了理论支持。     

基于风冷散热的锂电池热管理数值模拟研究

圆柱形锂离子电池布置方式和热物性参数对电池的热特性及安全性具有重要影响.首先建立了18650型LiFePO4单体电池产热模型以及电池组散热模型,分析了排布方式、电池间距等电池模块几何参数以及径向导热系数等热物性参数对电池模块散热特性的影响.结果表明,电池的间距越大,其平均温度越低,温差越小,散热效果越好;单就冷却效果而言,叉排排布结构最优,综合考虑电池模块的能量密度和冷却效果,六边形排布结构最优;径向导热系数由0.2174 W/(m·K)增加到1.7174 W/(m·K)时,电池最高温度由306.15 K降低到302.90 K,减小了3.25 K,电池模块温度分布更加均匀.研究为基于风冷的锂离子电池组热管理系统结构的设计和优化提供了重要参考.     

动力锂离子电池温度场热分析

为了更好地掌握锂离子电池放电时电池内部温度场的分布,对电池放电时产生的热量进行管理,建立了锂离子电池放电时的数学物理模型。利用热分析软件Ansys,以ICR65/400型锂离子电池为例,建立了电池的二维热模型,对电池放电时的温度场进行了仿真分析。模拟了电池内部不同热生成率及电池与外界环境不同换热方式时,电池内部温度场及最高温度的分布,并分析了电池内部热生成率及辐射换热对电池内部温度场分布的影响。结果显示,电池内部最高温度及温度场的分布与电池热生成率、电池换热方式有很大关系。在自然对流换热方式时,辐射换热散发的热量占全部热量的5.6%~17.9%。而在强制对流换热时,辐射换热散发的热量几乎可以忽略不计。