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动力电池热失控特征及防控技术研究分析

汽车工程 2024年第1期46卷 139-150页

作者：李致远鲁锐华余庆华颜伏伍武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室湖北省新能源与智能网联车工程技术研究中心武汉430070 湖北航天化学技术研究所应急救生与安全防护湖北省重点实验室襄阳441003

近年来,锂离子电池热失控问题已成为抑制新能源汽车动力电池发展的主要瓶颈。本文针对新能源汽车动力电池热失控问题的研究展开了全面综述,阐述了锂离子电池热失控的诱因,介绍了锂离子电池热失控过程以及不同变量条件下锂离子电池的热... 详细信息

近年来,锂离子电池热失控问题已成为抑制新能源汽车动力电池发展的主要瓶颈。本文针对新能源汽车动力电池热失控问题的研究展开了全面综述,阐述了锂离子电池热失控的诱因,介绍了锂离子电池热失控过程以及不同变量条件下锂离子电池的热失控特征。基于锂离子电池的热失控特征参数综述了适用于锂离子电池火灾的早期预警方法和火灾抑制方法,总结了目前新能源汽车动力电池热失控问题研究的不足和发展趋势,为新能源汽车动力电池领域的发展提供一定的参考。

关键词：动力电池热失控火灾预警火灾抑制

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动力电池支撑架结构设计及散热性能分析

太阳能学报 2022年第5期43卷 454-460页

作者：王博胡兵王小娟新疆工程学院控制工程学院乌鲁木齐830023 新疆工程学院数理学院乌鲁木齐830023

可再生能源的发展势必带动动力电池的发展,在促进退役动力电池循环利用方面也将取得较大成效,在动力电池发展过程中,其安全性是值得广泛关注的重点问题,为提高动力锂电池组放电时散热效率,设计电池组支撑架,采用计算机仿真的方法研究不... 详细信息

可再生能源的发展势必带动动力电池的发展,在促进退役动力电池循环利用方面也将取得较大成效,在动力电池发展过程中,其安全性是值得广泛关注的重点问题,为提高动力锂电池组放电时散热效率,设计电池组支撑架,采用计算机仿真的方法研究不同支撑架结构、不同工质、不同流速下18650型锂电池构成的动力电池组的热性能。通过对空气和水2种工质流体、工质流速大小、工质入口位置等参数进行组合仿真分析,结果表明,随着工质流速的增加,电池组及支撑架表面的最高温度逐渐降低,当工质流速大于10 m/s时趋于稳定;适当的工质流入口的位置可增强降温效果,在低流速状态下,空气和水分别作为冷却工质时,纵向包裹型电池支撑架比横向包裹型电池支撑架电池组中表面温度分别降低了2.64%和1.86%;在高流速状态下,空气和水分别作为冷却工质时,纵向包裹型电池支撑架比横向包裹型电池支撑架电池组中表面温度分别降低了3.15%和1.83%。动力电池支撑架结构设计可为后续电池热控制提供理论参考。

关键词：新能源汽车动力电池热控制机构设计计算机仿真

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动力电池喷雾冷却换热特性研究

工程热物理学报 2022年第6期43卷 1588-1595页

作者：董彬孙权高春艳梁坤峰李亚超王林河南科技大学先进制冷循环与热过程控制研究所洛阳471003

以R134a为冷却工质设计了一套动力电池喷雾冷却换热测试装置,研究了喷口直径、节流阀压差、制冷剂充注量等因素对动力电池喷雾冷却换热特性的影响。实验结果表明,喷口直径、制冷剂充注量均存在最优值,过小及过大均会影响喷雾冷却性能,... 详细信息

以R134a为冷却工质设计了一套动力电池喷雾冷却换热测试装置,研究了喷口直径、节流阀压差、制冷剂充注量等因素对动力电池喷雾冷却换热特性的影响。实验结果表明,喷口直径、制冷剂充注量均存在最优值,过小及过大均会影响喷雾冷却性能,当喷口直径为0.6 mm和制冷剂充注量为1000 mg时,电池降温速率最快;而当喷口直径为0.8 mm和制冷剂充注量为1300 mg时,电池的温度均匀性最好。当节流压差在0.35~0.46 MPa范围变化时,随着节流压差增大,传热系数越高,电池表面温度越低,但是电池表面温度均匀性越差,因此可以通过控制节流阀节流压差来满足不同的换热需求。

关键词：动力电池喷雾冷却喷口直径节流压差充注量

动力电池梯次利用储能系统电热安全研究现状及展望

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电气工程学报 2022年第1期17卷 206-224页

作者：肖曦田培根于璐吴岩慈松朱冒煜清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084 西安理工大学电气工程学院西安710048 辽宁工程技术大学电气与控制工程学院葫芦岛123000 华电内蒙古能源有限公司呼和浩特010000

动力电池梯次利用储能系统电热安全已经成为系统大规模建设推广的关键影响因素,亟待构建完善的动力电池梯次利用储能系统电热安全管理体系、研究系列安全管理方法、制定系列安全标准。空间上需要建立梯次电池单体、模组、系统整体全方... 详细信息

动力电池梯次利用储能系统电热安全已经成为系统大规模建设推广的关键影响因素,亟待构建完善的动力电池梯次利用储能系统电热安全管理体系、研究系列安全管理方法、制定系列安全标准。空间上需要建立梯次电池单体、模组、系统整体全方位的电热安全管理方案;时间上需要建立电池筛选、系统构建、系统运行的安全操作策略;流程上需要建立安全风险识别、评估、安全预警分析、预案决策、执行的电热安全管控流程。本文对梯次电池储能系统的电热安全风险诱发机理和安全技术的最新研究进展进行了分析,梳理了梯次电池应用储能的政策标准、示范工程及储能电站事故;从梯次电池储能系统的单体、模组、系统三级分析了安全事故风险诱因;从电热两个层面,分析了相关安全保护技术的先进性和局限性;并对未来动力电池梯次利用储能系统在相关应用政策、安全风险机理研究、安全管理技术研究三个方面提出了建议。

关键词：动力电池梯次利用储能安全技术电热安全管理

动力电池低温极速自加热系统加热一致性及其影响因素的建模分析

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机械工程学报 2021年第22期57卷 226-236页

作者：陈泽宇张渤熊瑞李世杰东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 北京理工大学电动车辆国家工程实验室北京100081

锂离子动力电池在低温环境下性能急剧衰退,制约了电动汽车在全气候范围内的推广应用。针对电触发极速加热系统:首先进行电热特性建模方法研究,开展电特性表征,建立考虑材料各向异性的电池产热及热扩散有限元模型,试验验证表明电流误差低... 详细信息

锂离子动力电池在低温环境下性能急剧衰退,制约了电动汽车在全气候范围内的推广应用。针对电触发极速加热系统:首先进行电热特性建模方法研究,开展电特性表征,建立考虑材料各向异性的电池产热及热扩散有限元模型,试验验证表明电流误差低于98.2 mA,温升误差小于4.09%;仿真研究不同占空比、电池初始SOC情况的加热特性,进而对电池组在加热过程中的加热行为一致性进行研究,结果表明可在270 s内从-20℃加热到20℃,最大温差低于3.94℃;分析电池单体不一致性与加热系统控制参数对加热行为一致性的影响特性,结果表明电池组温升不一致性与单体电池内阻标准差呈正线性相关,且受控制频率与占空比影响显著,其中占空比对温升影响幅度高达15%。

关键词：电动汽车动力电池低温加热外部短路热管理

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动力电池双向热管理系统性能分析与优化

化工学报 2021年第8期72卷 4146-4154页

作者：梁坤峰米国强徐红玉高春艳董彬李亚超王莫然河南科技大学车辆与交通工程学院河南洛阳471003 河南科技大学土木工程学院河南洛阳471003

基于工质相变热虹吸效应,提出了动力电池双向热管理系统,通过改变工质充注量,60~220 g时,试验测试了该系统的双向热管理性能,并据此进行系统优化。结果表明:该热管理系统的正常运行有一个最低充注量。系统优化前,加热工况,系统换热功率... 详细信息

基于工质相变热虹吸效应,提出了动力电池双向热管理系统,通过改变工质充注量,60~220 g时,试验测试了该系统的双向热管理性能,并据此进行系统优化。结果表明:该热管理系统的正常运行有一个最低充注量。系统优化前,加热工况,系统换热功率受充注量的影响小;散热工况,系统的换热功率随充注量的增加而增大,随电池箱初始温度升高而增大,且强制散热效果要优于自然散热;相同充注量,换热板表面的最大温差随电池箱初始温度升高而增大,在3C放电倍率,无法控制电池表面温度低于45℃。系统优化后,圆管换热板系统的换热效果要优于矩形管换热板系统,且在3C放电倍率能将电池表面温度降低至43.4℃,换热板的温度一致性更好。

关键词：动力电池相变热虹吸双向热管理充注量优化温度一致性

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动力电池老化诱发热失控机理仿真

储能科学与技术 2022年第12期11卷 3987-3998页

作者：陈桂泉沙盈吟赵威风邓业林苏州大学轨道交通学院江苏苏州215131

近年来,新能源汽车热失控燃烧起火的事故屡见报道,既危及消费者的生命财产安全,又影响了大众对电动汽车的信任与接受度,给新能源汽车市场的推广普及造成严重阻碍。为了从根本上为热失控防治提供有效指导,本文首先依托电池的传热传质,建... 详细信息

近年来,新能源汽车热失控燃烧起火的事故屡见报道,既危及消费者的生命财产安全,又影响了大众对电动汽车的信任与接受度,给新能源汽车市场的推广普及造成严重阻碍。为了从根本上为热失控防治提供有效指导,本文首先依托电池的传热传质,建立了电化学-老化-热失控-热耦合模型。接着,利用有限元软件以三元锂软包电池为对象建立了仿真模型并进行了初步验证。最后,针对以循环次数为表征的电池老化致内短路热失控问题,本文在深入其机理研究的同时,建立仿真模型探究了不同老化程度对电池温升的影响,并设计了“到达副反应阈值温度的快慢”这一无量纲风险指数β,得出了热失控发生的临界风险指数,有助于日常使用过程中热失控的预测与防治。

关键词：动力电池热失控老化风险指数

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动力电池组复合冷却系统优化及实验研究

可再生能源 2022年第10期40卷 1415-1420页

作者：吴学红郎旭锋吕财高磊刘勇郑州轻工业大学能源与动力工程学院河南郑州450000

为解决动力电池组温度过高和不均匀的问题,设计了复合相变材料与液冷结合的复合电池冷却系统,研究不同参数对动力电池复合冷却系统性能的影响。多因素正交设计计算结果显示,冷却液入口温度为20℃,入口流速为3 m/s,通道直径为7 mm时,系... 详细信息

为解决动力电池组温度过高和不均匀的问题,设计了复合相变材料与液冷结合的复合电池冷却系统,研究不同参数对动力电池复合冷却系统性能的影响。多因素正交设计计算结果显示,冷却液入口温度为20℃,入口流速为3 m/s,通道直径为7 mm时,系统达到最佳的冷却性能。实验结果表明,在常温(25℃)和高温(40℃)环境下,与单一相变冷却系统相比,复合冷却系统具有较好的环境适应性。

关键词：动力电池复合冷却系统复合相变材料液体冷却正交设计

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动力电池标准体系建设现状及建议

储能科学与技术 2022年第1期11卷 313-320页

作者：胡建林春景郝维健郑天雷中国汽车技术研究中心有限公司天津300300

动力电池是新能源汽车的核心零部件,对新能源汽车的动力性、安全性、续驶里程和使用寿命起着决定性作用。当前,国内外标准化组织机构相继制定并发布了多项动力电池标准,但现有标准内容仍然不足以覆盖动力电池全生命周期、实际复杂应用... 详细信息

动力电池是新能源汽车的核心零部件,对新能源汽车的动力性、安全性、续驶里程和使用寿命起着决定性作用。当前,国内外标准化组织机构相继制定并发布了多项动力电池标准,但现有标准内容仍然不足以覆盖动力电池全生命周期、实际复杂应用场景以及新技术等多方面使用需求。对此,本文系统归纳了国内外动力电池标准化组织机构及其发布、在研标准进展和主要内容,同时综合标准分类和实际应用场景等方面内容对比分析了国内外动力电池标准在制定原则、编制思路以及技术要求和试验方法设定等方面的差异性及主要考量因素。进一步,结合现有国内外动力电池标准现状以及技术发展趋势,重点从动力电池全生命周期的安全性、寿命及残余价值评估、全气候综合性能、绿色低碳循环要求、兼容互换要求以及现有标准体系对于新技术的适用性等六方面内容论述了现有标准体系的主要缺失项目和标准化新需求,同时在此基础之上提出了标准制修订建议,为优化完善我国动力电池标准体系提供借鉴和参考。

关键词：动力电池标准体系标准需求