动力电池系统热管理仿真分析及设计优化

为提高锂离子动力电池的工作温度区间,保障电池的动力输出,需要在电池系统端进行有效的热管理设计。文章主要通过CFD热仿真技术分析了在不同实验工况下电池单体内部生成热、模组在加热及散热时的温度场分布,并通过对比分析不同散热结构的仿真结果,来优化电池内部散热结构的设计。整车的冷却实验验证结果也表明该设计可以有效地保障电池工作合理的温度范围内。     

电动汽车电池散热分析

通过对电池散热过程的CFD模拟,分析了电池散热结构的流场状态、压力场和温度场,分析了压力场和温度场不均匀的影响因素,同时通过仿真模拟可以很好地预测电池温度的发展趋势,为电池箱的设计提供理论依据。     

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。     

电动赛车电池箱通风冷却结构设计方法及应用

为解决严重影响电动赛车性能的电池箱通风冷却结构复杂、质量重及散热速度缓慢等问题,采用以空气为介质的电池箱通风冷却结构先确定散热器的性能参数,并结合流体仿真分析软件(Fluent)模拟电动赛车的行驶工况,从而有效地优化电池箱通风冷却结构.采用该结构的电动赛车参加了2013年首届中国大学生方程式电车大赛(简称FSEC),顺利完成所有比赛项目并获得全国总成绩第2名.结果表明,此结构仿真分析与实际运用基本吻合.     

基于精细化模型的电池箱静强度分析及优化设计

目前电池箱静强度分析的加载方式多为质量点,对建立精确的内部电池组模型鲜有研究。本文建立精细化全接触式的电池箱静强度分析模型,以多点应力响应和形变响应为约束,以总质量为目标函数,对电池箱进行优化设计。结果表明,精细化电池箱模型更符合实际。     

动力锂离子电池温度场的计算机仿真分析

针对放电过程中,锂离子电池生热和散热问题,利用有限元分析软件ANSYS/Fluent,模拟分析锂离子电池在不同对流换热系数和不同放电倍率条件下的三维温度场分布情况。结果表明,锂离子电池温度场分布情况与对流换热系数和放电倍率存在一定关系。     

基于Fluent的汽车动力电池风冷散热分析

针对汽车动力电池在工作过程中的散热效率低下和散热不均的问题,文章对电池排布方式和散热风道进行了优化,并基于Fluent流体分析软件对方形电池和圆柱形电池的工作过程进行风冷散热仿真。仿真结果表明,方形电池采用纵向摆放散热更均匀;对于方形电池,局部风道与整体风道散热效果差别不显著,对于圆柱形电池,整体风道散热效果优于局部风道;进风口电池组在中心位置时的散热效果优于进风口在侧边位置。文章得到的不同电池排布方式和风道对电池散热的影响可为电池散热相关研究提供一定的帮助。     

电动客车高压箱热仿真分析与试验验证

针对电动客车动力电池系统中高压箱的热特性,建立仿真模型,模拟电流密度分布和温度分布.在此基础上进行温升试验,验证仿真分析结果的准确性,为优化高压箱设计、提升其散热性能提供参考.     

基于Fluent的电动汽车锂电池散热特性仿真

为了分析电池散热问题,文章采用有限元仿真的方法,对串行和并行两种散热方式进行对比方针研究。首先分析了锂电池产热原因,对其产热特性进行了研究。然后针对某款锂离子电池,使用有限元仿真软件Fluent,对串行和并行的两种风冷散热模式进行模拟仿真研究。结果表明:串行通风散热时电池散热比较均匀,靠近进出风口的电池散热效果较好;并行通风散热时散热效果逐渐递增,越靠近出风口的电池散热效果越好。     

纯电动汽车电池组热管理系统设计

电池系统作为纯电动汽车惟一的动力来源,其热管理设计对电动汽车工作性能至关重要.采用隔热材料、空调压缩机散热、半导体制冷风扇散热3种方法进行电池组热管理设计,进行高温环境下的热性能测试,结果表明:隔热设计可有效减少高温热辐射进入电池箱内部,降低电池组温度受外部高温环境的影响;在电动汽车行驶过程中,隔热材料未明显增加电池组的温升;相对其他两种设计,隔热设计的热管理效果明显、结构简单、成本低、易于产业化.     

锂离子动力电池发热特性及散热系统研究进展

从热特性这一角度,综述了电池产热机理、热相关特性和容量衰减与温度之间相互的影响,并总结了风冷、液冷和相变冷却对电池散热效果的优势与不足。分析结果表明,成批电池组的使用导致热量积聚效应,高温促使电池性能衰减严重并可能会引发安全问题;分析得出目前电池主流散热方式为液冷,通过改变液冷散热结构和研发散热介质,不仅可以达到良好的散热效果,而且可以通过不断优化改进,使其具有广阔的应用潜力。     

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。     

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.     

汽车虚拟组合仪表散热分析

为满足汽车虚拟组合仪表的散热要求,良好的结构和热设计必不可少。文章首先介绍了虚拟组合仪表的组成,然后综合考虑设备内部空间的限制,基于理论分析,确定了自然散热和辐射散热的散热方案。最后利用Flo EFD软件并结合工程实际,对散热模型进行了仿真分析,得到了虚拟组合仪表内部器件的温度分布云图。结果表明,汽车虚拟组合仪表内部器件的最高温度满足使用要求,验证了整体结构和散热方案的可行性。     

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。     

车用动力电池包内部温湿耦合特性分析

汽车动力电池包内部的潮湿和凝露现象是温湿度耦合作用的结果，它直接影响电池性能、加剧电池失效且可能引发安全事故，但相关的研究工作还未得到足够关注，开展电池包内部温湿度耦合特性的分析工作尤为迫切。基于此，研究相应瞬态数值分析方法，求解电池包内部空间动态变化的温湿度分布情况。首先，分析电池包内部空间和外界环境的气体交换、热量传递过程，建立热湿传递的物理模型，并根据流体运动三大基本守恒定律以及温湿度耦合关系，建立对应的热湿传递数学模型；利用恒温恒湿箱和安装防水透气阀的电池包箱体进行热湿传递试验，验证外界环境动态变化的温湿度对电池包内部温湿度的影响以及电池包内部出现凝露和积水现象的条件；建立电池包及其内部空间的多物理场耦合三维模型，对电池包内外的热湿传递与温湿度耦合过程进行瞬态数值模拟，根据仿真计算结果与试验结果的对比验证模型的可靠性；采用真实气候环境数据定义模型中动态变化的电池包外部环境，从时间和空间分布的角度分析电池包内部温湿度的瞬态计算结果。研究结果表明：所提出的瞬态数值分析方法的可行性佳，得到了外界环境以及电池工作状态的动态变化对电池包内温湿分布、电池表面凝露时长的影响规律。     

基于RAV-4的电动汽车电池组风冷系统的研究

本文分析了温度对电池的性能和寿命的影响，着重从电池散热的角度介绍了目前电动车用蓄电池冷却措施的研究、应用和发展状况。其研究包括对电池最优工作温度范围的确定、电池生热机理研究、冷却方式的选择。同时通过对实际车辆（RAV4）的电池包内部结构的建模仿真得出它内部通风流场的情况并用四十路温度传感器对电池包内部温度进行三种典型工况（行使、停车充电、充电完成后）的实时监控试验。将测得结果与仿真对比分析来说明RAV-4的冷却系统的合理性。     

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。     

计及不均匀发热与温度分布的锂离子单电池电化学-热力学耦合三维有限元模型

为预测锂离子电池的内部温度场,应用多孔电极理论,建立了锂离子电池的一维电化学生热模型,同时考虑正负极集流板和电解液的欧姆热,与基于温度场相似准则建立的锂离子单电池三维分层模型耦合,组成锂离子单电池温度场有限元模型。基于模型进行1倍率恒流放电工况下的热力学计算,系统考察了电池温度变化与分布特征,并对比分析了各层不均匀发热率分布情况。仿真结果表明,所建立模型能较准确地预测锂离子电池内部分层结构发热分布和温度场,有助于后续的关键影响因素分析。     

不同工况下电动汽车冷板液冷系统散热性能试验研究

对采用冷板液冷方式的电动汽车液冷系统进行了试验研究,分析不同水冷板流径、进液流量和环境温度对其散热性能的影响。结果表明:随着进液流量增加,液冷系统的散热性能呈现先提高后降低的趋势;不论何种流径方案,都有一个最佳进液流量(单进单出为350L/h,双进双出为450L/h),使最高温升和内部最大温差都达到最小;采用双进双出流径方案时,随着环境温度的升高,最高温升减小,而内部最大温差增大;与单进单出流径相比,双进双出流径液冷系统的电池模块最高温升和内部最大温差均明显降低,散热效率得到提高;在环境温度不高于35℃,采用350～450L/h的进液流量,双进双出流径方案的散热性能完全满足设计要求。