A Study on the Temperature Field of Lithium-ion Battery Pack in an Electric Vehicle and Its Structural Optimization

建立了电动汽车锂离子电池组的三维散热模型.对电动汽车匀速行驶且自然风冷时锂离子电池组的温度场分别进行了仿真和测试,结果表明,两者温度变化趋势基本一致,反映了所建温度场模型的合理性.在此基础上,提出了锂离子电池组散热结构的优化方案并进行了仿真分析,优化后锂离子电池组的散热良好:电池组的最高温度从46℃降至33℃,电池之间的温差在6℃以内.     

电动汽车动力电池组风冷结构仿真及优化

为解决目前电动汽车动力电池组在开发中出现的电池包风冷散热性能不良问题。通过研究不同散热风道结构中电池组温度分布的均匀性特性,借助CFD有限元法,进行流场速度矢量图和温度云图的比较,分析了散热性能和温度分布均匀性特性。讨论了风道的设计对电池组温度分布特性的影响,最后通过试验进行验证,试验验证表明:优化后的电池组整体压力较小、风速较高、温度均匀性较好且散热特性优秀,具有较好的应用性。     

温度对磷酸铁锂电池性能的影响

主要从放电容量、放电中值电压、放电能量三个方面研究了低温阶段(25℃至-20℃)与高温阶段(25℃至60℃)两阶段温度对磷酸铁锂电池性能的影响,同时还对比了低温(-20℃)充放电与常温充电低温放电两种情况下放电容量,最后考察了48V/180Ah电池组(15串)在充放电过程中电池组内不同区域的温度场分布情况。实验结果表明:对于实验的样品,低温对电池影响较大,-20℃是其低温坎;高温下电池性能变化不明显,温度50℃以上,电池性能开始下降,推荐使用温度范围0℃～50℃;常温充电相比低温充电其放电容量仅提升10%;电池组在使用过程中,最内部的单体与最外面的单体温度差异可达12℃。     

温度对磷酸铁锂电池性能的影响

主要从放电容量、放电中值电压、放电能量3个方面研究了低温阶段与高温阶段两阶段温度对磷酸铁锂电池性能的影响，同时还对比了低温（-20℃）充放电与常温充电、低温放电2种情况下放电容量，最后考察了48V180Ah电池组（15串）在充放电过程中电池组内不同区域的温度场分布情况。实验结果表明：对于实验的样品，低温对电池影响较大，...     

混合动力汽车用镍氢电池组散热性能仿真与试验

为了解决混合动力汽车用镍氢电池使用过程中温升过高,电池组各模块温差大,影响电池组的充放电性能和使用寿命的问题,根据传热学的质量、动量和能量守恒定律建立镍氢电池组的三维非稳态散热模型,采用计算流体力学方法,数值模拟分析了镍氢电池组的流场和温度场;进行了混合动力汽车行驶工况下镍氢电池组的充放电试验和温度场测量,提出了镍氢电池组散热系统的优化方案并进行了优化方案散热效果的仿真分析。结果表明:仿真分析结果与试验结果具有较好的一致性,所建流场和温度场模型是合理的;优化方案可实现镍氢电池组的良好散热,有效降低温升和电池模块之间的温差,从而满足混合动力汽车对电池组的使用要求。     

试验循环工况下混合动力车用镍氢电池组温度场研究

在镍氢电池生热理论的基础上,根据混合动力汽车试验循环工况获得的充放电电流计算得到电池的生热功率,建立了电池组散热系统的散热模型。应用计算流体力学方法对电池组的温度场进行了数值模拟仿真分析,并进行了混合动力汽车试验循环工况下镍氢电池组的温度场试验。结果表明,模拟值与试验值吻合;电池组具有良好的散热效果,可满足混合动力汽车在生热、散热方面对镍氢电池的使用要求。     

电动汽车动力电池组散热特性数值模拟研究

针对目前电动汽车动力电池组的散热问题,研究了不同布置方式下动力电池组的散热特性.基于雷诺平均的方法,应用k-ε湍流模型,建立了电动汽车动力电池组散热的仿真模型.基于这一经散热效果试验验证的模型的仿真结果,给出了不同布置方式下动力电池组的流场分布和温度云图;通过分析它们的温度均匀性,得到了不同布置方式下电池组的散热特性.     

车用动力电池热防护与散热集成研究

针对车用动力电池组存在散热与热失控防护设计需求不一致的问题,提出了在电池组内交替安置隔热板与热管的集成热管理方案。利用Matlab/Simulink仿真软件以方形三元锂离子电池为对象建立电池组仿真模型,通过对比分析4种热管理方案在正常和热失控两种工况下的性能优劣,验证此集成系统散热和热防护性能的可靠性。结果表明,此集成系统热管理性能明显优于单一的热管冷却系统或热防护装置,不仅可以有效提高电池组散热能力,改善电池组内部温度分布均匀性,同时能够延缓热失控传播,提高电池组运行安全性。     

基于往复流风冷的动力锂电池热仿真正交分析

随着电动汽车销量的增加,动力电池的热安全问题日益受到关注,电池温度过高会影响电池的性能,严重时会导致热失控的发生。为研究锂电池的放电特性,探究不同因素对电池组往复流风冷散热的影响规律,基于外接UDF的Fluent仿真计算,利用正交试验,分析了入口风速、冷却空气温度、往复流周期三个参数对电池温度分布的影响规律。研究结果表明往复流周期对电池组温度分布均匀性的影响最大,入口风速对电池组最高温度影响最大,而冷却空气温度影响则相对较小。在此基础上,进一步获得了往复流散热性能的最优匹配参数。     

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。     

混合动力汽车镍氢电池组通风结构优化分析

对混合动力汽车现有的镍氢电池组的通风结构进行了研究,分析了不同电池模块配置方式对电池组冷却空气流场和温度场分布的影响.在现有的顺排和叉排的基础上提出了梯形排列,采用ANSYS CFX软件对不同排列进行了数值模拟,结果表明,梯形排列方式可以较好地改善电池组温度分布的均匀性.最后,设计了梯形排列电池组样机,并进行了充放电和温度测量试验,验证了数值仿真的结果.     

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。     

液冷和冷媒直冷动力电池包冷却性能数值分析

采用数值模拟的研究方法，对比分析了某纯电车型在高速超速以及驱动耐久工况下动力电池包采用液冷和冷媒直冷两种方案的冷却性能，研究结果表明，对于高速超速工况，相对于液冷方案，采用冷媒直冷电池包温度降低了约10%；对于驱动耐久工况，采用冷媒直冷方案电池包温度降低了约 16%，与此同时，电池包均温性也有所改善。在相同工况条件下，动力电池包冷媒直冷的冷却性能优于液冷。     

电动汽车锂离子电池的生热特性

对锂离子电池生热特性的研究是电动汽车动力电池热管理设计的基础。文章以电动汽车用11A·h电池单体为例,进行有限元建模分析,比较了它在不同环境温度下的生热特性。经过试验验证,测试结果与仿真分析相符合,该电池在环境温度为-20～40℃时以1C放电终止,温升为20℃左右。指出由于该电池推荐工作温度为30～55℃,因此使用时电池外部应配有加热系统;当电池放电倍率始终小于1C时,可不配置强制冷却系统。     

电动汽车电池非线性等效电路模型的研究

服务于电动汽车系统仿真,提出一种非线性等效电路电池模型,模型考虑SOC、温度对电池特性的非线性影响。设计了系统的模型参数辨识实验及数据处理方法,使用S imu link建立了以电流为输入和以功率为输入的镍氢电池组模型。通过1 372 s的FUDS实验验证,两个模型最大电压误差分别为电池组额定电压的1.02%和1.39%,精度满足电动汽车系统仿真要求。     

并联式混合动力汽车用镍氢电池冷却装置的研制

混合动力汽车用镍氢电池组对通风冷却的要求非常严格。根据混合动力汽车对动力电池的要求、镍氢电池的特点及所需通风散热的要求，经试验分析了充放电时池箱中电池模块的测试分布情况，确定了电池箱的详细结构形式，同时考虑了绝缘和密封的措施。根据汽车的情况，介绍了电池箱的安放搭载状况。     

基于电化学热耦合模型的电动汽车电池模组热特性研究

为研究电池组的排列与布置方式对电池热特性的影响,本文中以18650锂离子电池为研究对象,建立了单体电池的电化学热力学耦合模型。利用模型仿真和实验测量获得了不同放电倍率时的电池表面温度随放电容量的变化关系,实验数据与仿真数据基本吻合,模型准确。基于单体耦合模型,分析了6×5动力电池模组的不同排列与布置方式下的热特性。结果表明:间距太小或太大均会使平均温度增加,本案例电池间距24 mm时平均温度最低;间距越大,温差越小,温度分布均匀性越好;间距一定,交叉排列散热效果优于对齐排列,且空间利用率更高。电池的排列和间距对电池散热有重要影响,锂离子动力电池组设计过程中应充分考虑。     

电动汽车电池功率输入等效电路模型的比较研究

为了选取合适的等效电路电池模型应用于电动汽车系统仿真,提出GNL模型,并与R int、Theven in、PNGV、RC模型进行性能比较。以320单体串联的80A.h镍氢电池组为研究对象,基于同一组复合脉冲试验数据,辨识各模型的参数,进而建立各模型基于Matlab/Simulink的功率输入仿真模型。使用20 kW恒功率放电和FUDS工况试验数据验证,并比较各模型性能。仿真与试验的比较表明,功率输入等效电路电池模型的电压误差为主要误差,电流误差为次要误差,5种模型中PNGV和GNL模型更适用于电动汽车仿真,而GNL模型具有更好的精度。