低温工况下液冷一体化电池包的热性能优化研究

某项目采用高集成度的液冷一体化电池包。由于采用液冷板替代箱体底板,其低温加热和保温性能都受到了影响。利用仿真工具对电池包的传热路径进行了分析优化,比较了3种不同流道走势、不同保温系数和不同进口工质温度对电池包在低温加热、保温及慢充工况下的影响。结合台架试验和整车试验,证实了最优化热管理方案,改善了电池包在低温工况的热性能。     

电动汽车电池包散热加热设计

电池包的热管理是电动车和混合动力电动汽车在所有气候条件下有效运行必不可少的。文中分析了温度对电池组性能和寿命的影响,概括了电池组热管理系统的功能,介绍了电池包热管理需解决的一些问题和相关解决方案,以及怎样合适地设计电池包散热加热系统。     

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。     

纯电动汽车动力电池包散热数值仿真研究

为了解决某纯电动汽车在高速工况下电池包散热问题,以其动力电池包和简化车体为研究对象,在STAR-CCM+软件平台上开展了电动汽车动力电池包的散热对比分析,提出了增加导热介质的解决方案,并选定了最优方案进行实车试验验证。实车试验结果表明,该优化方法成本较低,可行性好,解决了电池包散热困难的问题,为电动汽车动力电池包的热管理开发提供了新思路。     

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。     

车用电池热管理系统试验台架研制与试验研究

为了满足电动汽车电池包和电池热管理系统开发和试验需求,设计和搭建了基于CAN总线通讯交互的电池热管理系统试验台架。通过高温US06工况和低温NEDC工况电池热管理试验研究表明,该试验台架功能运行正常,电池包设计符合热管理要求。并初步验证了电池热管理基本控制策略的正确性,为后续整车级电池热管理标定试验和策略优化提供依据。     

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。     

电池包热管理系统的三种温控技术

<正>一、概述电池包(PACK)内的温度环境对电芯的可靠性、寿命及性能都有很大的影响,因此,使电池包内维持一定的温度范围区间就显得尤其重要,冷却与加热是常用的形式,下面将对风冷、液冷、直冷三种冷却方式进行简单介绍。二、风冷风冷是以低温空气为介质,利用热的对流,降低电池温度的一种散热方式,分     

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%。     

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。     

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。     

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。     

车载动力电池液体冷却非线性优化方法研究

电动汽车动力电池散热需求会受到外部环境温度、风速和负载电流变化等因素的影响,如果不及时散热,动力电池的温度会迅速攀升,进而影响电动汽车的驾驶性和安全性。基于此提出一种锂离子电池非线性冷却优化方法。首先,通过对锂离子电池生热、散热机理分析,建立考虑传热系数随冷却液流速变化的锂离子电池集中热模型,通过电池特性测试试验确定电池内阻和熵热系数等热物性参数,并与AMESim模型对比,验证模型的有效性。然后,基于电池冷却系统非线性和易受负载电流变化影响的特征,提出一种考虑电池冷却系统的稳态特性以及参考变量前馈功能和闭环反馈消除静态误差机制的非线性冷却优化方法,并对其稳定性和鲁棒性进行研究。仿真结果表明:在NEDC-HWFET-US06组合工况下,非线性冷却优化方法调节下的电池温度与目标温度的最大偏差较PID方法减小了0.8 K,并且冷却过程的能耗降低了6.3%,具有更好的调节效果。     

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。     

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。     

电动汽车电池包热管理系统设计方法

电池包的热管理是电动汽车和混合动力电动汽车在所有气候条件下有效运行必不可少的。文章介绍了电池组热管理系统的功能,电池组热管理系统设计的一般流程和采用的方法,分析了温度对电池组性能和寿命的影响。指出按照合理有序的步骤和方法设计,能更加有效地设计出合理的热管理系统,提高电池包的性能和寿命周期,并缩短设计周期,避免不必要的重复工作。     

Transient modeling and validation of lithium ion battery pack with air cooled thermal management system for electric vehicles

A transient numerical model of a lithium ion battery (LiB) pack with air cooled thermal management system is developed and validated for electric vehicle applications. In the battery model, the open circuit voltage and the internal resistance map based on experiments are used. The Butler-Volmer equation is directly considered for activation voltage loss estimation. The heat generation of cells and the heat transfer from cells are also calculated to estimate temperature distribution. Validations are conducted by comparison between experimental results at the cell level and the pack level. After validations, the effects of module arrangement in a battery pack are studied with different ambient temperature conditions. The configuration that more LiB cells are placed near the air flow inlet is more effective to reduce the temperature deviation between modules.     

车用锂离子动力电池组散热特性数值研究

针对车用锂离子动力电池的散热问题,对电池组的结构进行优化设计。建立锂离子动力电池三维模型,利用Fluent进行数值仿真。通过对仿真结果的对比分析得出：电池间距的增大和减小分别使电池组的散热性能提高和降低,且其间距减小时,电池间温度差异明显;发现动力电池组入口风速升高,电池表面空气流速相对提高,电池组换热能力增强,但电池间流场的一致性变差、温差变大。