检索结果-南通市图书馆

锂离子电池热管理温度均衡结构设计及模拟研究

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

锂离子电池热管理温度均衡结构设计及模拟研究

作者：陆西坡江苏科技大学

学位级别：硕士

我国“碳达峰”“碳中和”目标的提出,进一步推动了新能源汽车的发展。锂离子电池作为电动汽车动力来源,如何保证其安全是当今研究热点。锂离子电池对温度十分敏感,若不能及时将电池在充放电过程中产生的热量排除,电池性能将显著下降,... 详细信息

我国“碳达峰”“碳中和”目标的提出,进一步推动了新能源汽车的发展。锂离子电池作为电动汽车动力来源,如何保证其安全是当今研究热点。锂离子电池对温度十分敏感,若不能及时将电池在充放电过程中产生的热量排除,电池性能将显著下降,严重时还会引起爆炸。因此,需要利用电池热管理系统(BTMS),将电池温度控制在适宜的温度区间中。本文针对空冷式、液冷式和相变式BTMS中存在的温度不均衡问题,分别提出了回字型流道设计、复合流道/相变设计和相变/针翅设计,并进行了详细的探讨。本文的主要内容如下:(1)对于电芯数量较多的大电池组,传统空冷BTMS由于自身结构缺陷,难以通过局部结构的调整,实现大电池组的温度均衡。针对该问题,本文提出了回字型空冷设计。首先对比分析了回字型设计与传统U、Z型设计的差异。其次,研究了入口流速v对三种设计的影响。最后,采用正交实验方法寻找最佳的回字型结构。研究结果表明:与U、Z型结构相比,由于所有空气均需要沿着回字型流道流动,然后从同一出口流出,回字型结构的流线分布较为均匀。同时,由于近入口处电池冷却气体的温度较低,近出口处电池冷却气体的流量较大,组内电池都取得了不错的冷却效果。此外,获得最佳的回字型结构设计参数组合为:孔半径r=6mm,电池顶部与整流器的距离h =20mm,电池底部与底板的距离h=10mm,出口边长d=60mm。(2)底面液冷BTMS设计存在以下两方面问题:一方面由于电池底部面积较小,限制了电池与液冷板的热交换效率,导致电池高度方向温差较大,另一方面,由于冷却液出入口温差大导致在冷却液流动方向上电池组温差过大。为了解决上述问题,本文首先提出了波动型流道,强化换热。然后,通过引入复合流道,降低了电池组的横向温差。最后,在复合流道的基础上,为降低电池高度方向温差,在电池顶部和侧面添加相变材料(PCM)。研究结果表明,与传统的直线型流道相比,本文提出的复合流道/多侧差异相变设计电池组最大温度和最大温差分别降低了8.1%和43%。(3)对于相变式BTMS,由于PCM热导率过低,阻碍了电池与PCM间换热。本文提出了PCM/针翅设计。与传统的板翅设计相比,在采用相同的翅片体积时,翅片与PCM之间的换热面积增大,BTMS的散热能力增强。本文首先比较了PCM/针翅、PCM/板翅和纯PCM结构在5C放电下的性能,然后研究了PCM厚度和翅片截面积的影响。结果表明:与PCM/板翅和纯PCM结构相比,PCM/针翅结构的最高温度T较低,有效地缓解了电池的热积累。此外,为控制电池的T低于55℃,PCM/针翅设计所需PCM厚度最小,为2.38 mm,节省了PCM,降低模块重量,提高系统的能量密度。

关键词：锂离子电池热管理结构设计温度均匀性流道翅片

基于PA/OBC/EG复合相变材料的锂离子电池热管理研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

化工新型材料 2022年第11期50卷 141-146,152页

作者：王海涛李建李皖皖河南工业大学土木工程学院郑州450001

相变材料电池热管理系统具有潜热高、结构简单、无能耗等优势,但是相变材料存在热导率低和易泄露的问题。以烯烃嵌段共聚物(OBC)为支撑材料,以石蜡(PA)为相变材料,以膨胀石墨(EG)为导热添加剂,采用熔融共混法制备了PA/OBC/EG高热导定形... 详细信息

相变材料电池热管理系统具有潜热高、结构简单、无能耗等优势,但是相变材料存在热导率低和易泄露的问题。以烯烃嵌段共聚物(OBC)为支撑材料,以石蜡(PA)为相变材料,以膨胀石墨(EG)为导热添加剂,采用熔融共混法制备了PA/OBC/EG高热导定形复合相变材料,分析了复合相变材料的形状稳定性及导热性能。结果表明:烯烃嵌段共聚物的加入提高了复合相变材料(CPCM)的热稳定性,但对其相变温度没有太大影响。加入20%OBC时CPCM的泄漏率保持在0.5%以下,表现出优异的热稳定性。EG为3%时CPCM的热导率比PA/OBC提高了5.6倍。设计了一种基于CPCM的圆柱形锂离子电池冷却系统,在3C的放电倍率下,基于CPCM的电池最高温度保持在46.5℃以内,与自然冷却相比电池最高温度降低了34.2℃。

关键词：导热系数复合相变材料锂离子电池热管理热控制性能

动力锂离子电池液冷式热管理系统结构设计与性能优化

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

动力锂离子电池液冷式热管理系统结构设计与性能优化

作者：钟瑾辰中南大学

学位级别：硕士

动力锂离子电池组作为电动汽车的核心动力源,性能受到温度的影响较大。本文针对液冷式锂离子电池热管理系统中采用的并行式冷却板容易出现冷却液流量分布不均匀、散热均匀性能较差的问题,提出了一种新型并行式冷却板并对其进行了仿真计... 详细信息

动力锂离子电池组作为电动汽车的核心动力源,性能受到温度的影响较大。本文针对液冷式锂离子电池热管理系统中采用的并行式冷却板容易出现冷却液流量分布不均匀、散热均匀性能较差的问题,提出了一种新型并行式冷却板并对其进行了仿真计算与结构优化,然后基于最优冷却板结构对电池组的散热性能进行研究和分析。主要研究成果如下:(1)对新型与传统并行式冷却板的综合性能进行了研究分析,结果表明:其最高温度和平均温度分别可降低2.441℃和2.51℃以上,内部冷却液的压降可降低19.81%以上,增强了散热性能、优化了冷却液流量分布且降低了冷却所需能耗。(2)对比分析了Z型、U型、I型等单进出口和T型、E型、H型、M型等多进出口结构类型的冷却板散热性能,结果表明:当冷却板按T型多进出口结构设计时,其综合性能最佳;基于此结构分析了流道数量、入口主流道宽度和并行流道间距类型对其散热性能的影响,发现最佳流道数量为7、入口主流道最佳宽度为8 mm、并行流道间距最佳设计类型为L3>L2>L1。(3)以冷却板的最高温度、平均温度以及内部冷却液的压降作为评价指标,采用单因素分析和正交实验设计的方法研究翅片扰流体行数、间距、长度以及宽度等因素对T型冷却板散热性能的影响,得到了翅片扰流体的最佳结构参数组合为:翅片扰流体5行、间距2 mm、长度5 mm和宽度3 mm。(4)建立起基于最佳T型冷却板结构的电池组模型,并对其进行不同设计下的热仿真分析,结果表明:采用7块T型冷却板的冷却系统可有效保证电池组的散热要求,单体电池两侧冷却液相反流动的方式可有效提升电池组散热性能,冷却板的最佳设计厚度为4 mm。增加冷却液流量可在一定范围内降低电池组最大温度并增加温度分布均匀性,降低冷却液入口温度可线性降低电池组最大温度。图78幅,表22个,参考文献83篇

关键词：锂离子电池热管理液冷散热并行式冷却板 CFD 结构优化设计

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

L形脉动热管启动和传热特性的研究

制冷学报 2022年第5期43卷 99-105页

作者：池日光郭子瑞公绪金哈尔滨商业大学能源与建筑工程学院哈尔滨150028

针对电动汽车锂离子电池发热的问题,本文提出了上部加热/底部冷却型L形脉动热管。该脉动热管具有加热段长、冷却段和绝热段短的特点。研究了在供热量为10~30 W,冷却水温度为20~30℃,甲醇充液率为7.1%~21.2%条件下L形脉动热管启动与传热... 详细信息

针对电动汽车锂离子电池发热的问题,本文提出了上部加热/底部冷却型L形脉动热管。该脉动热管具有加热段长、冷却段和绝热段短的特点。研究了在供热量为10~30 W,冷却水温度为20~30℃,甲醇充液率为7.1%~21.2%条件下L形脉动热管启动与传热特性的影响。实验结果表明:随着充液率的增加,该脉动热管的启动温度呈增大的趋势,而热阻呈先减小后增大的趋势。并且随着加热量的增加,启动温度、启动时间和热阻均呈减小的趋势。当充液率为10.1%~14.1%时,在10~20 W的加热量和25℃冷却水条件下电加热板的平均温度保持在54.7℃以内,表明L形脉动热管能够充分保障电动汽车电池正常工作所需温度,且显示出良好的启动和传热性能。

关键词：脉动热管传热性能运行工况锂离子电池热管理

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

对称蛇形流道锂离子电池冷却性能

储能科学与技术 2022年第7期11卷 2258-2265页

作者：孔为金劲涛陆西坡孙洋江苏科技大学能源与动力学院江苏镇江212003

为了解决传统蛇形流道冷却剂流动路径长、压差大、能耗高的问题,提出了对称蛇形流道设计,并采用有限元软件COMSOL Multiphysics建立其模型。与传统蛇形流道相比,对称蛇形流道的压降降低了42.8%,其原因是通过子流道的设计,降低了子流道... 详细信息

为了解决传统蛇形流道冷却剂流动路径长、压差大、能耗高的问题,提出了对称蛇形流道设计,并采用有限元软件COMSOL Multiphysics建立其模型。与传统蛇形流道相比,对称蛇形流道的压降降低了42.8%,其原因是通过子流道的设计,降低了子流道中的流量,进而降低了冷却剂的沿程损失。同时,对称蛇形流道的温度均匀性也优于传统蛇形流道。此外,虽然冷却剂沿着流动方向温度越来越高,但是电池在冷却剂流动方向上温度分布却比较均匀,温差较小。由于电池厚度方向过小的热导率,导致电池最大温差出现在该方向。当电池厚度方向热导率增至10.925 W/(m·K)时,电池厚度方向温差远小于冷却剂流动方向温差。电池最大温差也从2.75℃降至1.24℃,下降了54.9%,因此增大电池厚度方向的热导率对电池温度均匀性的提高具有显著效果。本文进一步探讨了冷却剂流量和流道宽度的影响。结果表明:冷却剂流量的增大虽然能够有效降低电池最大温度和温差,但是急剧提升了系统能耗。此外,增大流道宽度对减小流道压降具有显著效果,但对电池温度的影响可忽略。本文提出的对称蛇形流道为锂离子电池热管理系统发展提供了新思路,具有重要的借鉴意义。

关键词：锂离子电池热管理液冷结构设计蛇形流道

同方期刊数据库博看期刊评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

锂离子电池液冷散热结构设计及仿真分析

锂离子电池液冷散热结构设计及仿真分析

作者：金劲涛江苏科技大学

学位级别：硕士

与其它电池例如铅酸、镍氢电池相比,锂离子电池具有更高的能量密度和循环寿命,被广泛应用于电动汽车领域。但是,锂离子电池对温度比较敏感,最佳工作温度范围为20～40℃。如果工作温度过高,电池循环寿命急剧缩短,甚至引起剧烈的副反应造... 详细信息

与其它电池例如铅酸、镍氢电池相比,锂离子电池具有更高的能量密度和循环寿命,被广泛应用于电动汽车领域。但是,锂离子电池对温度比较敏感,最佳工作温度范围为20～40℃。如果工作温度过高,电池循环寿命急剧缩短,甚至引起剧烈的副反应造成热失控,威胁人车安全。为了确保锂离子电池工作在合适的温度范围内,电池热管理系统成为电动汽车关键的组成部分。近年来,电池热管理系统得到了企业界和学术界的广泛关注,并取得了快速的发展。本文针对目前液冷式电池热管理系统能耗高,冷却效果不佳的情况,提出了对称性流道设计,并对其进行了详细的讨论,本文主要研究内容如下:(1)如何降低最大温度和温差是蛇形流道研究关注的重点,然而却忽略了蛇形流道冷却剂流动路径长、压差大、能耗高的问题。为了解决该问题,本文提出了对称蛇形流道。与传统蛇形流道相比,对称蛇形流道中子流道冷却剂流量小,进而降低了流道压降,提升了电动汽车的续航里程。研究结果表明:蛇形流道出入口压降高达6218Pa,而对称蛇形流道的压降仅为3568 Pa,比蛇形流道的压降降低了42.6%。在温度均匀性方面,对称蛇形流道略优于蛇形流道。(2)对称蛇形流道设计由于冷却剂出入口位于冷却板的两端,冷却剂入口区域,电池温度偏低,而冷却剂出口区域,电池温度偏高,因此电池温差较大。为了解决该问题,本文基于对称蛇形流道,又提出了纵向对称蛇形流道、并联双蛇形流道和并联三蛇形流道,并对比分析不同设计的差异。发现并联双蛇形流道设计电池最大温差最小,并且在电池最大温差相同的条件下,其流道压降也最小。然后采用正交实验法对并联双蛇形流道结构参数进行优化,流道长度(L)、流道宽度(W)和流道高度(H)的最优参数组合是L=25 mm,W=7 mm,H=1.25 mm。(3)大部分文献使用的冷却液的流量在0.4～1 g·s之间,电池最大温度在30～36℃之间。虽然满足电池最大温度和温差要求,但是冷却液流量偏大造成不必要的能源浪费。因此本文重点研究在满足电池最大温度和温差要求的前提下,寻找最小冷却液流量。研究结果表示,在2C放电倍率下,环境温度为25℃,30℃,35℃时,最小冷却剂流量分别为0.002g·s,0.029 g·s和0.11 g·s。

关键词：锂离子电池热管理液冷结构设计对称流道

发热导热石墨膜在电动汽车电池热管理的应用研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

发热导热石墨膜在电动汽车电池热管理的应用研究

作者：刘阳坤哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

能源和环境问题的双重压力下,电动汽车的优势日益凸显。锂电池大功率充放电时发热严重,会引发热失控等危险,不利于电动汽车全领域推广。电池组热管理可改善电池性能。开发新型的电池热管理对推动电动汽车发展具有重要意义。本课题基于... 详细信息

能源和环境问题的双重压力下,电动汽车的优势日益凸显。锂电池大功率充放电时发热严重,会引发热失控等危险,不利于电动汽车全领域推广。电池组热管理可改善电池性能。开发新型的电池热管理对推动电动汽车发展具有重要意义。本课题基于石墨材料优异的导电、导热性能,分别制备发热膜和高导热膜,并将其应用于电池热管理的低温预热电池和高温散热。设计安全高效的锂离子电池充/放电电路,采用串并联的方式实现了实验室条件下大电流充/放电;测试充/放电电池发热情况,在12-20 A范围内,电池充/放电电流值越大,电池发热越严重,20 A电池放电时,电池最高温度可达40.7℃。制备石墨纳米片(GNP)/聚氨酯(PU)混合浆料,通过成膜法制备复合发热膜,通过改变GNP含量及膜厚度可控制发热膜方阻及电阻率,PU:GNP=10:4制备的发热膜方阻□为100Ω/□,拉伸应变值达52%,抗拉强度为9.05 MPa。将制备的发热膜应用于电动汽车电池预热,结果表明:功率面密度为2000 W/m2加热单体电池可在0.11 h加热电池至20℃,电池相对两侧面设置5000 W/m2发热膜加热电池可在0.24 h内加热电池各部分至0℃,电池温度均匀性好,最大温差仅为10℃。采用热解石墨膜为原料,聚氨酯为胶层,层叠热压制备多层导热膜,通过改进涂胶工艺、叠膜工艺及热压工艺制备了导热性好的高导热膜复合材料,导热膜横向热扩散系数为600 mm2/s,纵向热扩散系数仅为4.5 mm2/s,层叠热压工艺制备的多层高导热复合膜力学性能及导热性能得到增强,研究发现:导热复合膜的散热效果优于镁、铝合金;在1-16层范围内,导热膜层数越多,散热效果越好;在0-15 cm范围内,热量导通路径越短,散热效果越好;导热膜弯曲不影响散热,但弯折90o使散热效果变差;液冷板置于电池模块底部散热,散热效果相对较差,电池最高温度为27.5℃,但结构简单,对电池组原有结构改动较少;液冷板置于电池模块侧面散热,散热效果较好,电池最高温仅为24.5℃,但成本高,对电池组系统原有结构有较大改动。

关键词：电动汽车锂离子电池热管理石墨柔性发热膜高导热膜