基于新型液冷板的电池热管理系统多目标优化

为提升电池热管理系统(BTMS)散热效果,采用计算流体力学(CFD)和基于快速非支配排序遗传算法(NGSA-II)的多目标优化相结合的方法设计优化了一种新型液冷板模型。通过电池实验,得到不同放电倍率下单体电池产热量。以通道夹角、通道宽度、冷却液的质量流量为设计变量,平均温度、温度标准差和压降为目标函数,采用拉丁超立方体抽样(LHS)方法,在设计空间中选取了35个设计点,利用响应面近似模型(RSM)拟合出目标函数的表达式。结果表明:在5C放电倍率下,优化后液冷板的散热性能得到有效提升,与初始模型相比,液冷板的平均温度和温度标准差分别下降了11%、51.2%,压降仅增加了3.3Pa。     

电动汽车锂电池液冷系统设计与优化

液冷散热是目前电动汽车锂电池组主流的散热方法，可保证电池在适宜的温度范围内安全工作。针对一款冲压式双流道液冷板进行设计与分析，建立了液冷板流体域计算流体动力学分析模型，分析了模型的网格无关性，讨论了减少液冷板压力损失的方法；以质量流量均匀性为目标，利用多场耦合集成优化软件，对液冷板内部流道宽度进行自动优化；建立了锂电池液冷板的流固耦合传热模型，校核了电池顶面最高温度及最大温差。     

基于双层分形微通道的纯电动汽车锂离子电池液冷板结构优化

液冷方式是当前纯电动汽车锂离子电池最主流的散热方式之一,具有散热效率高、能耗小的优点。采用仿真分析与多目标优化相结合的方法,重点研究了冷却板结构的优化设计。介绍了一种新型双层分形微通道液冷板,并进行了优化仿真设计分析和多目标优化分析。提高冷却液的流量和降低入口温度可以大幅降低液冷板的最高温度和温差,冷却板结构优化后的压力差和冷却泵能量 消耗都有所下降,提高了液冷板的散热效果,延长了锂离子电池的使用寿命,保障了纯电动汽车在使用过程中的安全可靠。     

新型冷却结构在电池热管理中的分析与优化

针对传统液冷电池包内电池组散热不充分及表面温度一致性较差的问题,本文设计了一种基于风冷和液冷耦合 冷却策略的新型电池包结构,利用Catia软件建立三维模型并运用Fluent软件进行仿真,研究结果表明,相较于单一液冷 结构在2 C和2.5 C放电倍率下存在电池组过热问题,风冷液冷耦合的冷却结构在不同放电倍率下将最高温度和最大温差 分别控制在45 ℃和5 ℃以内。探究了不同流体进口速度对电池组散热的影响,并选取风速5 m/s,冷却液流速0.5 m/s的 最佳配合,在此基础上对流道进行针对性的优化,优化后电池组在同一工况下最高温度从27.95 ℃下降至26.82 ℃。这种 新型结构将为后续的电池的热管理设计提供新思路。     

不同充电倍率下锂离子电池组冷却系统结构设计

针对锂离子电池组在不同充电倍率下最高温度和单体温度均匀性的要求，在构建动力电池热模型的基础上，以抑制电池组内最高温度和最大温差为目标，仿真分析了液冷板布置位置、流道设计和冷板出入口位置等因素对电池组温度的影响规律。仿真结果表明，本文所设计的冷却系统，在电池组以2C倍率充电时，最高温度可控制在35.5℃，温差不超过5℃。     

锂电池组液冷结构设计及散热影响因素分析

针对锂动力电池在放电过程中的散热问题,建立基于某三元锂电池模组的生热模型,仿真分析并试验探究了电池模组在不同放电倍率下的发热情况。在验证模组生热模型正确的前提下,结合模组发热具体情况,设计U型液冷管道并建立电池模组的液冷模型,比较了不同参数的冷却液介质和不同温度的冷却液对锂电池组冷却性能的影响。研究表明:设计的U型管道能够满足电池组冷却散热需求,导热系数大且温度较低的冷却介质散热效果更好。     

基于同心圆结构的新型液冷板优化设计及其性能研究

为提升电池热管理系统的综合性能，本文提出了一种具有同心圆结构通道的液冷板。首先，利用控制方程讨论了环形通道数量和宽度对液冷板综合性能的影响，并通过综合评价指标选出了最佳环形通道数量和宽度。然后，为了更大程度上降低液冷板压降，将部分曲段通道进行直化，并优化了直段通道角度以及圆心距。与初始模型相比，最优模型的压降降低了62.83 Pa(67.61%)，温度降低了1.1℃。最后，为进一步提升系统的散热性能，在最优模型的基础上引入了不同种类和体积分数的纳米流体作为冷却介质，与纯水相比，在低雷诺数下采用纳米流体作为冷却介质可以获得较好的综合性能，综合评价指标最高可提升16.19%，效果显著。     

基于相变与液冷耦合的电池热管理系统研究

电池组在高环境温度下以高倍率放电时,电池组温度过高、温差大,极易引发安全问题。笔者针对这一问题设计了一种新的耦合式电池热管理系统。以采用纯石蜡冷却模型作为初始模型,首先探讨不同膨胀石墨质量分数的复合相变材料对于电池组热性能的影响,得出:在30℃的环境温度下,电池组以4C倍率放电时,采用EG质量分数为12%的复合相变材料对电池组进行冷却最优。在最优复合相变材料的基础上引入液冷系统,构建克里格近似模型,采用NSGA-Ⅱ遗传算法对耦合系统寻优,得出的预测结果精度较高误差最大仅为0.21%。利用算法寻优得出的最优解与初始模型相比,电池组最高温度下降5.29℃降幅为11.46%,最大温差下降0.12℃降幅为54.09%。结果表明:相变材料与液体冷却耦合热管理系统对电池组控温效果显著。     

动力电池包热管理设计与优化分析

针对动力电池包热管理中系统温度不均匀的问题,本文以某款液体循环冷暖一体化热控方式的电池包为研究对象,通过Ansys-fluent对其液冷回路进压降仿真,并优化液冷回路,最后通过实验验证优化前后系统的散热/加热性能,得出流量均匀性越好在液冷和液热时,电池包内电芯间的温差越小,散热以及加热效率更高.为后续热管理设计可将流道...     

一种基于挤压铝合金液冷板的双边进出液冷系统

随着电动汽车动力电池能量密度和快充倍率的提高,为了满足散热的要求,电池的液冷系统应用越来越广泛。作为液冷系统中的核心部件,液冷板的重要性日益凸显。文章利用了铝合金挤压型材中的空腔可以作为冷却液流道这一特点,设计了一种单元液冷板,单元液冷板之间通过搅拌摩擦焊进行拼接组成整体液冷板,整体液冷板进液管路和出液管路采用尼龙波纹管.通过对三种不同的管路布设方式进行系统压差和流量的对比分析,得出三级进液方式的压降和流量一致性较好的结论。     

一种用于动力电池热管理的均温液冷板

动力电池热管理的目标不仅是保证电池模组在合适的温度范围内工作,而且要尽量保证模组内部温度均匀。液冷板是电池模组主动液体冷却系统的一个重要组成部分,此前对电池热管理的研究大多集中在液冷板流道结构及冷板排布方式对电池模组温度分布的影响,而忽略了冷却液的沿程温升对模组温度均匀性的影响。根据间壁式传热原理,提出采用液冷侧非线性强化传热的方式,以实现热源侧壁面温度均匀分布的均温液冷板结构。以某一动力电池模组液冷散热要求为例,构建了非线性传热强化液冷均温板模型,并进行了相应的数值模拟。结果表明,提出的均温液冷板能有效实现动力电池模组均温性要求。     

动力锂电池冷却技术进展

为保证锂电池在安全温度范围内运行,其冷却技术非常重要。本文总结了风冷、液冷、热管冷却、相变材料等冷却技术的优缺点、结构特征和进展。     

基于响应曲面法的DPF捕集性能多目标优化

以提高整体捕集性能为目的开展柴油机颗粒捕集器(DPF)结构参数多目标优化设计，利用GT-Power建立DPF捕集模型，通过发动机台架试验验证了仿真模型的可靠性。以最大压降和初始过滤效率为优化目标，以孔隙率、孔直径、壁厚、过滤体长度和直径5个结构参数为优化变量，基于Box-Behnken试验设计方法构建了DPF捕集性能二阶响应面模型，通过三维响应面图对结构参数显著性与交互作用进行仿真分析，采用满意度函数法进行多目标参数优化。结果表明，孔直径对最大压降的影响较小，较小的孔隙率与壁厚、较大的过滤体直径有利于降低DPF最大压降，而适当增大过滤体直径与壁厚可提升DPF初始捕集效率。协同优化后的DPF压降较优化前下降51.34%,优化后的DPF初始过滤效率趋近于100%。     

新型动力电池热管理系统设计及性能研究

为提高动力电池液冷系统和加热系统的冷却和加热效果与安全性，本文中基于理论分析和数值模拟的方法设计了一种新型冷热集成系统。其中，液冷板采用独立式盘绕铝管嵌入铝材基板结构，并设计了流量分区以适应电池模组差异化的冷却需求，而低温条件下电池模组的快速加热，则通过集成PTC热敏电阻模块来实现。实验结果表明，在环境温度为40℃条件下进行快速充电和大功率放电循环时，电池包4个分区的最高温度均低于45℃，且各分区温差在1℃左右；在环境温度为-20℃时，内部加热方案可快速将电池包温度由-20℃上升至可大电流充电的温度，且其能耗比外部循环加热方式降低41.4%。     

Thermal Model for Square Lithium-ion Battery Pack

首先通过最小二乘法对方形锂离子电池组中单体电池的比热容、流道材料的导热系数和自然冷却条件下的综合换热系数进行了估计;然后根据热边界层理论确定了强制冷却条件下电池冷却流道表面局部综合换热系数的计算式;最后根据电池组的结构特点和冷却方式,建立了电池组的一维瞬态传热模型.该模型能根据电池组当前的环境温度、运行负荷、冷却强度和初始荷电状态实时预测电池组中各单体电池的运行温度.在Arbin试验台架上测量了144V/8A·h方形锂离子电池组在不同运行工况下单体电池的温度分布,并与模型仿真结果进行了对比,结果表明模型仿真的最大误差不超过1℃,满足混合动力系统性能仿真和电池组管理策略优化的精度要求.     

基于迭代动态规划的动力电池组热管理优化策略

动力电池在电动汽车行驶过程中不断产热,持续高温会降低电池的使用寿命,危害汽车的运行安全。因此,采取高效、节能的冷却优化策略,提高动力电池工作效率十分必要。本文基于电池的生热特性和牛顿冷却定律建立电池组集中质量热模型,并与AMESim中建立的电池液冷系统模型进行对比,验证其准确性。针对电池热管理系统的高度非线性与时变性,提出一种在多维搜索空间迭代逼近最优值的迭代动态规划（IDP）策略。通过MatLab-AMESim联合仿真对比,证明了此方法以最小的能耗对电池组温度进行快速冷却,且冷却液流速稳定,验证了IDP优化策略的高效性与节能性。     

基于微通道液冷的动力电池热管理性能分析

为了对电池进行有效的热管理,文章提出一种采用微通道液体冷却的热管理方式,并基于COMSOL软件对一款磷酸铁锂软包电池仿真研究,分析了不同放电倍率下冷却剂流量、冷却剂入口温度对电池模组冷却性能的影响。结果表明,采用冷却方式可以将电池组的最大温差及最高温度均控制在允许的区间;增加冷却剂流量可以在一定程度上降低电池组的最高温度和最大温差,但是需要考虑泵送功的损失;降低冷却剂入口温度是降低电池模组最高温度的有效方式,冷却剂入口温度对电池组温度一致性影响很小。     

微通道冷凝器的相变换热仿真与结构优化设计

为改善微通道冷凝器制冷剂侧的流动均匀性,提高换热能力,以扁管插入深度、入口管插入深度和入口管位置等参数为设计变量,流动均匀性、压降和出口温度为目标,采用Optimate+模块对三维冷凝器模型进行多目标多参数优化。采用定向网格对扁管进行网格处理,提高了网格的精度和计算速度。以VOF模型和蒸发冷凝模型进行冷凝器整体相变仿真分析,研究制冷剂在流道中流动的不均匀现象。结构优化后,最终使冷凝器的出口温度降低1.7 K,压降减小39 kPa。     

基于阴阳极不同冷却条件下的燃料电池性能研究

通过对传统燃料电池的结构进行改进,分别在电池的阳极端板和阴极端板设计出相互独立的冷却流道,并且建立相应的冷却水温度控制系统,搭配试验室所提供的测试平台,研究了当电池阴阳两极采用不同温度的冷却水处理时的运行性能。     

基于STAR-CCM+的电动车液冷动力电池 包热管理仿真分析

为提高动力电池包的温度一致性,基于STAR-CCM+对其液冷板流场及电池包温度场进行计算流体力学仿真分析。通过优化液冷板各汇流管管径,减小了各板间的流量偏差,使得最大流量偏差为9%。进而分析电池包温度场,结果表明,模组间最大温差为2.2℃,优化汇流管管径可以有效提高电池包的温度一致性。