來源 | Journal of Energy Storage  

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背景介紹

如今，世界正在走向工業化，最近的工業革命導致更多的汽車生產以滿足人類交通的需要。受益于內燃機的車輛消耗大量化石燃料有其優點和缺點，但可以觀察到弊大于利。傳統車輛的出現導致全球變暖、聲音和空氣污染、特大城市的酸雨以及化石燃料資源的枯竭。然而，盡管提到了這些事實，但對客運和過境方式的需求從未減少。在替代傳統車輛內燃機的現有選擇中，電力驅動的動力總成，包括電動機和機電電池似乎是最有前途的。

電池熱管理系統分為有源 TMS、無源 TMS 和混合 TMS。被動熱管理系統，如熱管或受益于相變材料 (PCM) 的系統，可以在不消耗任何能量的情況下控制電池溫度。然而，它們的冷卻能力有限，這意味著它們的可靠性不能滿足汽車傳熱工程師的要求。另一方面，利用主動式 TMS 可以達到更大的冷卻能力，但要達到這一目的，需要消耗大量能量。此外，創建均勻的溫度分布被認為是對這些 TMS 的大膽挑戰。在混合動力電池熱管理系統中，結合了主動和被動TMS的優點，并試圖盡可能地由另一方的角色來彌補缺點，然而，當前對這種電池熱管理系統的研究很少。

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成果掠影

近期，伊朗科技大學汽車工程學院G.R. Molaeimanesh團隊研究出一種混合動力電池熱管理系統（BTMS），基于相變材料的主動熱管理系統（TMS）和被動TMS的組合(PCM) 將電池溫度保持在合適的范圍內，同時與被動 TMS 相比具有更好的冷卻效果，并且使用比主動 TMS 更少的能量。在整個研究中，該團隊對具有三種不同冷卻管道結構和三種不同冷氣流壓力差的九個案例進行了模擬和研究。結果表明，即使在最壞的情況下，溫度的升高也是安全的、可接受的，并且對于熱管理考慮來說足夠平穩。電池的最高溫度從未超過 314 K，顯示出所提出的混合 BTMS 的完美能力。此外，人們可以注意到入口空氣越強大流或通過 PCM 體積的冷卻管道越長，電池表面溫度越低。此外，在所有模擬情況下，電池模塊內電池的最大溫差不超過 1.6 °C，證明了所提出的混合 BTMS 在電池組內創造均勻溫度分布方面的出色能力。另一方面，可以得出結論，入口氣流越強大或通過 PCM 體積的冷卻管道長度越長，觀察到的最大溫度梯度就越大。研究成果以“Thermal performance enhancement of a passive battery thermal management system based on phase change material using cold air passageways for lithium batteries”為題發表于《Journal of Energy Storage》。

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圖文導讀

圖1（a）考慮電池熱行為的實驗數據驗證當前模擬；（b）驗證案例的側視圖；（c）用實驗數據驗證數值方法；（d）網格獨立研究和驗證，并對模擬結果進行了比較。

圖2（a）模擬案例的俯視圖；（b）設計的雙通道BTMS；（c）設計的三通道BTMS；（d）當前調研階段的四通道BTMS。

圖3 電池隨初始壓力的平均溫度.

圖4 針對特定模擬時間通道和進氣壓力的雙通道混合BTMS的PCM液體餾分等高線圖。

END

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