电动汽车锂离子电池组内散热特性数值模拟研究

锂离子电池组涉及数据规模庞大,传统方法无法有效实现对其散热特性的研究,为此,提出一种新的通过数值模拟方式研究电动汽车锂离子电池组内散热特性的方法。介绍了锂离子电池组工作原理,分析了锂离子电池的充放电过程。通过雷诺平均法进行雷诺时均处理,获取电动汽车锂离子电池组内散热控制方程和湍流方程。介绍了初始和边界条件,通过CFD实现控制方程的求解。依次进行了锂离子电池表面散热特性数值模拟、不同风孔大小下电池组散热特性数值模拟、不同倍率充放电后电池组散热特性数值模拟以及不同环境温度下电池散热特性数值模拟。实验结果表明,锂离子电池中心垂直截面和上下壁面的温度分布均为中心最高,壁面较低,壁面温度梯度大,热量散失速度快;在风孔大小和出口大小相近,充放电倍率为1C时,电动汽车锂离子电池组内散热性最佳;环境温度越低,电池温度升高幅度越大,散热性能越好。     

电动汽车电池箱结构优化的散热性能数值模拟

电池箱中的锂电池在工作过程中常存在温度过高的问题,为解决这一问题,在原电池箱的基础上进行了散热结构优化.基于计算流体力学（CFD）方法,在数值模型中建立k-ε双方程模型,并激活能量方程,采用无滑移壁面条件.同时选择多种方案进行冷却散热,结构优化后的电池箱在入口速度为2 m/s的情况下箱内温差小于5℃.     

电动汽车锂离子电池组不一致性分析

锂离子电池不一致性是影响其使用的重要指标,为分析锂电池的不一致性,对8Ah锂离子电池组进行常温下1C,2C、3C,4C充放电实验。实验结果显示：锂电池组的不一致性比较明显;提出了一种基于锂电池纽整体离散度和单体离散度分析锂电池纽不一致性的方法。     

18650锂离子电池组液冷散热仿真研究

针对动力电池组散热效果不佳的问题,以18650锂电池为研究对象,设计了一种直线形液冷管道的散热结构,利用COMSOL软件对所设计的散热结构进行温度场模拟,分析了冷却液雷诺数、冷却液初始温度、通道数量、冷却液流向对电池组散热性能的影响。可知,冷却液的初始温度与放电结束时电池组温度呈正相关;散热效果不会随着冷却液雷诺数的持续增加而提升,雷诺数增大至350时,最高温度稳定在302.3 K;通道数量和冷却液流向对散热性能有一定影响,Re=50时,三通道的电池组最高温度比一通道下降0.69 K,而温差下降了2.09 K。因此合理的优化冷却流道数量和冷却液流向会使散热更均匀。     

双层布置锂离子电池组散热性能分析

为解决锂离子电池组充放电温度过高及温度分布不均的问题,建立了锂离子电池组空气冷却散热模型,对在不同进风速度、温度及放电倍率条件下的双层布置锂离子电池组散热进行了计算。结果表明:进风速度增大,电池组最高温度与温差下降,散热性能增强,当进风速度超过2 m/s时,电池组散热性能强化趋势减弱;进风温度降低,电池最高温度降低,但温差变化不明显;电池组放电倍率增大,电池组最高温度以及温差急剧上升,散热性能降低。     

并行式风冷圆柱形锂离子电池组散热分析

建立了一个并行式风冷圆柱形电池组的CFD模型,电池的生热速率采用Bernadi方法进行计算,仿真了在5C放电倍率下的电池组的温度特性,研究发现,冷却空气在电池组内分布不均导致了电池间出现了较大的温差。在此基础上,分析了流道结构参数对散热均匀性的影响,研究显示,增大流道倾角与流道过渡区域宽度均有利于提升温度分布均匀性。在流道开口尺寸固定时,增大倾角比增大过渡区域宽度更有利于温度的均匀分布,然而过渡区域宽度也不宜过小。在进、出口过渡区域总宽度受到限定时,保持进口过渡区域宽度不大于出口对温度均匀分布最有利,而当进口过渡区域宽度大于出口时,电池组内温差较大。     

锂离子电池组间接接触液冷散热结构研究

锂离子电池组的散热问题一直是影响电动汽车电池寿命以及行车安全性的重要因素.为了探究不同冷却管道设计对锂离子电池组散热效果的影响,先通过数值计算方法对单个锂离子电池在不同条件下放电时的表面温度进行研究,对比试验结果,验证仿真方法的正确性.在27℃下,对设计的8种不同冷却结构的散热效果进行对比分析,发现结构八的平均温度为31.62℃,标准差为0.83,冷却效果最佳;双向流设计、进口位置及支管分流情况、冷却管道与电池组的接触面积等因素均对电池组的散热性能产生不同程度的影响,锂离子电池组散热结构设计时应该综合考虑.     

锂离子电池组并行风冷的数值研究

合理有效的电池组热管理系统是提高电动汽车安全性能与工作寿命的关键。本文采用计算流体动力学(CFD)方法研究了锂离子电池组并行风冷热管理系统的冷却效果。考察了来流空气速度、温度对电池组最高温度(T_(max))和最大温差(ΔT)的影响,并从速度场结果解释了温度场的分布。在对原始模型温度场分析的基础上,本文对该模型进一步进行了几何优化,以提高电池组的空间利用率。结果显示:随着单体间距(S)的增大,T_(max)及ΔT均逐渐增大;改变偏移角θ,电池组T_(max)出现显著降低,且增大楔形风道角度(ω),ΔT不断减小。优化后的模型经证明温度场分布更加合理。     

电动汽车锂离子电池组参数辨识与SOC估计

针对电动汽车用锂离子电池组,提出了一种能修正初始误差的荷电状态估算方法,即采用扩展卡尔曼滤波与安时积分的组合算法.在分析电池各种等效电路模型优缺点的基础上,选用具有双阻容并联网络的PNGV改进型电池模型,并以某锂电池为实验对象,对其进行模型参数识别.然后依据电池模型建立电池的非线性状态空间方程,并对电池开路电压与SOC的关系进行多项式拟合.恒流脉冲放电和ECE15工况下的两种实验均表明,文中算法可有效修正SOC的初始误差,并能保证估算精度.     

基于无机超导热管的车用锂离子电池组散热性能

针对目前车用锂离子电池散热困难等问题,以10A.h车用动力锂离子电池组为研究对象,基于无机超导热管散热方法建立电池组三维热仿真模型,在不同工况下对用不同直径的无机超导热管进行模拟仿真。仿真结果表明:达到稳定状态后,无机超导热管散热方式能确保电池单体的温度控制在20~50℃;当放电电流为10 A且放电时间为10 min时,无机超导热管散热后的车用锂离子电池温度不超过48℃,散热效果较好,满足设计要求。     

电动汽车锂离子电池管理系统的关键技术

 锂离子电池具有能量密度高、功率密度高、寿命长、环保等特点,已经在电动汽车中获得应用。但电动汽车锂离子电池组的容量大、串并联节数多、安全工作区域有限,需要电池管理系统对其进行有效控制与管理,以充分保证电池的安全性、耐久性和动力性。电池管理系统由各种传感器、执行器、控制器等构成,其关键技术包括:传感器的精度及传感器之间的同步技术、电池单体及电池组的状态(荷电状态、健康状态、功能状态、能量状态、安全状态等)估计技术、电池组一致性辨识与均衡技术、安全充电和故障诊断技术。为了研发先进的电池管理系统,首先要对锂离子电池性能进行测试研究,确定影响其性能的主要因素及变化规律;然后采用基于机理、半经验或经验的建模方法建立电池系统模型,设计基于模型的电池系统状态估计及性能优化管理算法,并进行系统集成和应用开发,以保证在电池安全可靠运行的前提下发挥出最佳的动力性能。     

过充电条件下锂离子电池热失控数值模拟

采用数值模拟方法研究了过充电流（1C、2C、3C和4C）对三元锂离子电池热失控行为的影响.基于多物理场耦合方法建立了过充电条件下锂离子电池三维电-热耦合模型,对电池发生热失控的临界时间,临界温度以及热分布进行了模拟计算.模拟结果与试验测量结果符合较好,各个测试点处的温度和热失控临界点的误差小于8%.过充电流对锂离子电池热失控的临界温度、临界时间以及电池内外部温差有较大影响:过充电流越大,电池发生热失控的时间越短,临界温度越高,区域温差越大,内外部温差越大.      

汽车锂离子电池温度优化控制及数值模拟

为解决电池组温度过高和温度分布不均匀的问题,提出一种将电池嵌入冷却板的冷却方法,同时结合正交试验对电池组进行优化设计,并给出环境温度为35℃时电池组在3C放电倍率下的最佳组合方案。结果表明：冷却液选用2流道、电池单体嵌入冷却板距离3 mm、冷却液流速0.05 m/s时,仿真结果的最高温度为27.954℃,温差为2.073℃,与优化前相比,最高温度降低6.565%,温差降低47.479%,改善了电池组的温度不均匀性,冷却效果较明显。     

平面热管与液冷作用下锂离子电池热管理系统散热特性

锂离子电池的工作温度需要保持在合适的范围内,才能获得更好的性能和更长的使用寿命。本文提出了一种平面热管与液冷相结合的锂离子电池热管理系统,通过搭建的锂离子电池发热功率测试平台确定不同放电倍率下单体电池的发热功率,建立热管理系统三维有限元模型,分析不同放电倍率、冷却液流量及冷却液流动方向对散热性能的影响。结果表明,在3 C放电倍率下,最高温度可以控制在50 ℃以下。与相同进液方向相比,不同进液方向下电池包最大温差降低了17.30%。     

电磁铁传热特性及散热优化的数值模拟

电磁铁是电液控制系统的核心液压元件,被广泛应用于航空航天和石油工业等领域,但电磁铁工作产生的焦耳热和电磁损耗会导致温度迅速升高、局部热应力和不均匀膨胀变形,严重影响稳定性和使用寿命。笔者采用有限元软件研究电磁铁温度、应力及变形的演化规律,分析导热套筒散热与强制对流散热对其热性能的影响规律。结果表明：随着线圈功率增大,电磁铁的最大温度、热应力和变形量均线性增大;随着套筒厚度增加,稳态的最大温度、变形量和导热量线性减小,温降幅度为12.5 ℃/mm;随着流速增加,最大温度、热应力和变形量显著减小,温降幅度45.5 ℃/(m·s^-1),说明增强导热和对流均能提高电磁铁热性能且对流更为显著。     

电动汽车锂离子电池低温加热方法研究

为提高锂离子动力电池的低温充放电性能,以锰酸锂80A.h电池单体为研究对象,提出了宽线金属膜的加热方法,并对电池单体进行低温充放电实验,建立电池加热模型,采用等效电池加热实验验证模型的正确性,对233K低温环境下的电池单体进行加热和放电实验.实验结果表明,采用宽线金属膜加热法可显著提高电池的低温性能.     

锂离子电池的热失控模拟

通过锂离子电池的热模拟研究,对比了不同环境温度时,锂离子电池的温度变化和热失控状态. 进一步模拟了绝热条件下,锂电池的热失控状态.     

电动汽车-锂离子电池隔膜最新技术进展

电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶的汽车。由于它本身不排放污染气体到大气中,即使按照所耗费的电能换算成发电厂的排放,其排放也远远低于目前的汽油汽车排放。目前电动汽车的车载来源是动力电池,主要有铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等。由于锂离子电池具有能量密度高、充放电循环使用性能优越、无记忆效应和以及电池中的化学物质对地球环境友好等特点,已逐步替代传统铅酸电池、镉镍电池和镍氢电池,成为动力电池的首要选择。     

电动汽车锂离子动力电池组温度场仿真及散热结构优化

文章描述了锂离子电池的生热机理,建立了锂离子电池组风冷散热结构的三维仿真模型,应用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法分析了电池组温度场分布,得出电池组最高温度和温差都对放电电流比较敏感;提出了电池组散热通道改进方案并进行了仿真分析,结果表明改进方案使电池组散热效果明显提高;探讨了入风口风速对电池组散热情况的影响,结果表明提高入风口风速可以有效提高电池组散热效果,但是当风速超过一定范围(10m/s)时,风速继续提高对电池组散热效果的改善逐渐下降。