鋰電池?zé)峁芾淼陌咐?/h1> 網(wǎng)絡(luò)課 | 新能源鋰電池熱管理仿真分析 電池技術(shù)作為電動汽車的核心和瓶頸，是電動汽車研究的重點和熱點方向，也是關(guān)系到新能源汽車成本、續(xù)航里程、安全性及使用壽命的關(guān)鍵。各大廠研發(fā)的不斷投入，加大了熱管理水平，鋰電池的熱管理要求更加苛刻。通過ANSYS Fluent幫助工程師快速解決電池?zé)?/em>相關(guān)問題。
1、課程時間
3月31日（15:00-16:30）
2、適用人群
從事新能源行業(yè)熱管理工程師，仿真工程師。
3、講師介紹
楊志冬（Ansys流體工程師、陽普科技金牌講師）
碩士畢業(yè)于愛爾蘭都柏林大學(xué)，能源與動力工程專業(yè)。擔(dān)任過中航鋰電（現(xiàn)中創(chuàng)新航）熱管理仿真工程師。目前為廣州陽普智能系統(tǒng)科技有限公司流體工程師，熟悉新能源鋰電池?zé)?/em>仿真，精通ANSYS Fluent流體軟件工具應(yīng)用。負(fù)責(zé)ANSYS 流體產(chǎn)品售前/售后技術(shù)支持及仿真項目咨詢工作。
4、課程內(nèi)容
1
基于Spaceclaim的鋰電池模組簡化原則
2
基于Fluent的電池模組Pack熱管理仿真內(nèi)容介紹
3
ANSYS LTI電池降階模型介紹
5、課程收獲
● 熟悉鋰電池模組簡化，基本掌握電池模組簡化要求；
● 熟悉ANSYS Fluent熱仿真流程；
● 了解LTI 降階模型。
6、報名鏈接
限時免費報名：點擊立即參與報名 展開 一種用于鋰離子電池熱管理的相變材料 因此，CPCM 在 TES 以及熱管理方面顯示出巨大的潛力，例如電子設(shè)備和電化學(xué)儲能系統(tǒng)。對于電化學(xué)儲能的熱管理系統(tǒng)，研究人員進行了大量的探索，并通過實驗和模擬提出了各種解決方案。
碳納米管（CNT）作為碳的重要同素異形體，具有長圓柱形結(jié)構(gòu)，直徑為一至數(shù)十納米，長度為幾微米至幾厘米。在過去的幾十年里，碳納米管在相變材料領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的潛力，為相變材料所面臨的各種挑戰(zhàn)提供了有效的解決方案，例如導(dǎo)熱系數(shù)低、形狀穩(wěn)定性差、光穩(wěn)定性差等。為了進一步提高CPCM的性能，人們提出并不斷探索改性碳納米管。
02
成果掠影
近期，西安交通大學(xué)王秋旺教授團隊基于金屬有機框架（MOF）制備了高度取向的含氮碳納米管（N-CNT）。然后以所合成的N-CNT為支撐材料、二十二烷為功能材料制備了N-CNT/二十二烷復(fù)合PCM（CPCM）。結(jié)果表明，通過與 N-CNT 結(jié)合，二十二烷的形狀穩(wěn)定性顯著增強。CPCM 擁有導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到0.5286 W·m
-1·k
-1。此外，CPCM在20次熔化-冷凍循環(huán)后表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)性能，具有超高的潛熱保留率（熔化過程為99.95％，冷凍過程為99.94％）。在充放電循環(huán)性能測試中，采用CPCM薄膜后，鋰離子電池的最高溫度降低了約2℃。這一探索在刺激相變材料的發(fā)展方面展現(xiàn)出巨大的潛力，并為鋰離子電池?zé)峁芾?/em>提供了一種新技術(shù)。 展開 網(wǎng)絡(luò)課 | 新能源鋰電池熱管理仿真分析（限時免費報名） 電池技術(shù)作為電動汽車的核心和瓶頸，是電動汽車研究的重點和熱點方向，也是關(guān)系到新能源汽車成本、續(xù)航里程、安全性及使用壽命的關(guān)鍵。各大廠研發(fā)的不斷投入，加大了熱管理水平，鋰電池的熱管理要求更加苛刻。通過ANSYS Fluent幫助工程師快速解決電池?zé)?/em>相關(guān)問題。
01、課程時間
3月31日（15:00-16:30）
02、適用人群
從事新能源行業(yè)熱管理工程師，仿真工程師。
03、講師介紹
楊志冬（Ansys流體工程師、陽普科技金牌講師）
碩士畢業(yè)于愛爾蘭都柏林大學(xué)，能源與動力工程專業(yè)。擔(dān)任過中航鋰電（現(xiàn)中創(chuàng)新航）熱管理仿真工程師。目前為廣州陽普智能系統(tǒng)科技有限公司流體工程師，熟悉新能源鋰電池?zé)?/em>仿真，精通ANSYS Fluent流體軟件工具應(yīng)用。負(fù)責(zé)ANSYS 流體產(chǎn)品售前/售后技術(shù)支持及仿真項目咨詢工作。 展開 汽車鋰電池熱失控與熱管理全新解決方案及新能源電控系統(tǒng)優(yōu)化方案介紹【8月8日直播】 *精彩直播預(yù)告
鋰電池作為主要動力電源之一已被廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，因其高能量的特點，預(yù)防電池?zé)?/em>失控進行電池?zé)峁芾?/em>控制一直是被企業(yè)重點關(guān)注的問題。為了保證鋰電池的最佳性能、安全性和使用壽命，鋰電池必須在特定的溫度范圍內(nèi)工作，而如何有效的預(yù)防鋰電池?zé)?/em>失控進行熱管理是企業(yè)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。海克斯康工業(yè)軟件旗下的Cradle CFD軟件可以為電池?zé)?/em>失控和熱管理提供全新解決方案。
Cradle CFD軟件具備鋰電池的簡易平衡模型，同時還具備詳細(xì)電化學(xué)P2D模型，可以對單電池以及整體電池包進行熱仿真。針對電池?zé)?/em>失控問題，現(xiàn)有1D-3D耦合方法計算量大、輸入?yún)?shù)多、計算時間長等問題存在，Cradle CFD軟件開發(fā)了新的電池組的半經(jīng)驗?zāi)Ｐ停梢越o工程師提供高效的工作流程，快速計算開發(fā)出強大的鋰電池產(chǎn)品。
本期?？怂箍抵辈ブv堂請到了流體仿真專家李晶博士為我們詳細(xì)講解鋰電池?zé)?/em>失控和熱管理全新解決方案，同時幫助用戶了解并結(jié)合機器學(xué)習(xí)優(yōu)化新能源電控系統(tǒng)解決方案，最后傳遞IGBT等快速傳熱分析所用的BCI-ROM新方法，超多干貨，精彩不容錯過！
8月8日 14:00
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直播內(nèi)容聚焦
?? 電池整體解決方案：
解決多尺度問題
解決多物理場問題
?? 電池?zé)?/em>安全解決方案；
?? BCI-ROM解決方案。 展開 
螺旋管流動沸騰冷卻與空氣冷卻相結(jié)合的鋰離子電池熱管理 同時，鋰電池由于其諸多優(yōu)點和較高的生產(chǎn)率而備受關(guān)注。鋰電池的主要用途包括電子工業(yè)、醫(yī)療設(shè)備、航空航天和電動汽車等。近十年來，電動汽車和混合動力汽車快速發(fā)展，鋰電池在這些系統(tǒng)中的使用為汽車行業(yè)增添了突出的特點，提供合適的條件溫度對鋰電池的性能和壽命起著十分重要作用，25°C到40°C是電池的最佳范圍，低于或高于此溫度范圍的工作溫度會導(dǎo)致其性能中斷并縮短其使用壽命。
02
成果掠影
近期，伊拉姆大學(xué)機械工程系 Sajjad Ahangar Zonouzi老師團隊采用組合冷卻方法進行鋰離子電池的熱管理。這種冷卻方法是通過纏繞在電池上的半螺旋管進行流動沸騰冷卻和通過電池中的氣流進行空氣冷卻的冷卻方法相結(jié)合的。使用控制體積技術(shù)進行數(shù)值模擬，用于模擬流動沸騰區(qū)域的模型是歐拉-歐拉多相模型。研究結(jié)果表明，所提出的組合冷卻方法有助于更好的電池組熱管理。由于恒定溫度下的汽化潛熱，螺旋管內(nèi)發(fā)生流動沸騰有助于去除大量熱量，并且電池與沸騰流體接觸的部分的電池溫度幾乎保持恒定。沸騰流體質(zhì)量通量的增加和入口空氣速度降低了電池組內(nèi)電池的最高溫度。此外，通過減小沸騰流體的入口過冷度，降低了電池的溫度，并且電池組中不同排的電池之間的溫差受空氣入口速度的影響較小。研究成果以“Combination of flow boiling cooling by taking advantage of helical pipes and air cooling for thermal management of lithium-ion batteries”為題發(fā)表于《Journal of Energy Storage》。 展開 基于蜂窩結(jié)構(gòu)復(fù)合液冷相變材料的軟包鋰離子電池熱管理數(shù)值研究 來源 |
Journal of Energy Storage
01
背景介紹
鋰離子電池在電壓、能量密度、自放電率和循環(huán)壽命方面與其他儲能電池相比具有不可替代的地位，廣泛應(yīng)用于電動汽車和儲能系統(tǒng)中。隨著電池材料和結(jié)構(gòu)的發(fā)展，鋰離子電池的能量密度也在不斷提高。隨著電池能量密度的不斷提高，對電池的熱安全性提出了更高的要求。然而，鋰離子電池的性能和壽命受溫度影響很大。低溫會減慢化學(xué)反應(yīng)速率，增加內(nèi)阻并降低鋰離子電池的容量。高溫加速電池結(jié)構(gòu)件的老化，降低電池性能和壽命，降低熱安全性，甚至引起電池?zé)?/em>失控。
電池系統(tǒng)由許多電池單元組成，因此需要開發(fā)高性能的電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)，使電池保持在最佳工作溫度范圍內(nèi)，并將電池之間的溫差控制在一定范圍內(nèi)。此外，對于大型電池，需要減小單體電池不同部位之間的溫差，以減少熱應(yīng)力對電池結(jié)構(gòu)的破壞。目前，鋰離子電池的熱管理技術(shù)可分為主動冷卻、被動冷卻和混合冷卻三種形式，常見的主動冷卻方式包括強制風(fēng)冷和液冷。
02
成果掠影
近期，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所田爽老師團隊針對鋰離子軟包電池模塊的溫升和溫差問題，提出了一種新型混合液體和相變材料（PCM）蜂窩結(jié)構(gòu)的電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)（BTMS）。開路電壓（OCV）、內(nèi)阻、開路電壓溫度導(dǎo)數(shù)、比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)電池的性能是通過實驗獲得的。
對比風(fēng)冷、PCM冷卻和混合冷卻三種BTMS，發(fā)現(xiàn)使用風(fēng)冷方案電池溫度超過工作溫度，而液體PCM冷卻（LPCM）的混合冷卻方案可以有效控制電池的最高溫度。 展開 基于鋰電池冷空氣通道的相變材料被動電池熱管理系統(tǒng)的熱性能增強 在替代傳統(tǒng)車輛內(nèi)燃機的現(xiàn)有選擇中，電力驅(qū)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?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)分為有源 TMS、無源 TMS 和混合 TMS。被動熱管理系統(tǒng)，如熱管或受益于相變材料 (PCM) 的系統(tǒng)，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(dá)到更大的冷卻能力，但要達(dá)到這一目的，需要消耗大量能量。此外，創(chuàng)建均勻的溫度分布被認(rèn)為是對這些 TMS 的大膽挑戰(zhàn)。在混合動力電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)中，結(jié)合了主動和被動TMS的優(yōu)點，并試圖盡可能地由另一方的角色來彌補缺點，然而，當(dāng)前對這種電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)的研究很少。
02
成果掠影
近期，伊朗科技大學(xué)汽車工程學(xué)院G.R. Molaeimanesh團隊研究出一種混合動力電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)（BTMS），基于相變材料的主動熱管理系統(tǒng)（TMS）和被動TMS的組合(PCM) 將電池溫度保持在合適的范圍內(nèi)，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(jié)構(gòu)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(jié)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(wěn)。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(nèi)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(nèi)創(chuàng)造均勻溫度分布方面的出色能力。 展開 采用電池冷卻方法的鋰離子電池熱管理策略：現(xiàn)狀與挑戰(zhàn) 來源 | Journal of Energy Storage
01
背景介紹
由于全球變暖問題不斷加劇，對清潔能源替代品的需求持續(xù)增長，電動汽車電池憑借高效率、安全性和可靠性等特點，使電動汽車(EV)行業(yè)迎來了大幅增長。然而，這些電池也存在一些限制因素，盡管生產(chǎn)小型、安全、高性能、和可靠的電池有困難，但這也迫使電動汽車制造商在電池領(lǐng)域進行更多的投資。近年來，電動汽車越來越受歡迎，為人們提供更多的舒適性和節(jié)省成本。
02
成果掠影
近期，韓國嶺南大學(xué)Gyu Sang Choi和Sung Chul Kim老師團隊分析了各種電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)(TMS-Bs)冷卻方法及其在可行性、成本和壽命方面的優(yōu)缺點，討論了熱失控(TR)機制，模型和策略，以減輕TRS問題。有效的TMS-B可以減輕電池的TR，并提高其性能和壽命?？傮w而言，TMS-B對于維持電動汽車中使用的LBS的最佳溫度范圍至關(guān)重要。一個有效的TMS-B可以減輕TR，并提高性能和壽命，然而，需要進一步研究TMS-B的結(jié)構(gòu)、工作介質(zhì)、流道尺寸和液體填充能力，同時更好地理解電池、模塊和包裝如何應(yīng)對快速充電情況是十分必要的。 展開 基于復(fù)合 PCM 材料的鋰離子電池熱管理被動熱調(diào)節(jié)器 來源 | Journal of Energy Storage
01
背景介紹
隨著社會向低碳經(jīng)濟轉(zhuǎn)型，未來幾十年電池行業(yè)可能會出現(xiàn)數(shù)量級的增長。電池的生產(chǎn)用途廣泛，每種用途都有特定的電力需求，從電力電子設(shè)備、啟動電池設(shè)備到各種儲能設(shè)備。由于其卓越的能量密度、較長的循環(huán)壽命和較低的自放電率，鋰離子電池已成為儲能技術(shù)的首選。然而，鋰離子電池的效率、安全性和壽命與其工作溫度密切相關(guān)。因此，必須開發(fā)有效的電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)（BTMS）并將其納入儲能設(shè)計中。
02
成果掠影
近日，華北電力大學(xué)徐超教授團隊提出了一種新型熱調(diào)節(jié)器，可以智能地利用體積變化來調(diào)節(jié)傳熱。熱調(diào)節(jié)器在 PCM 和冷卻系統(tǒng)之間建立被動負(fù)反饋機制，實現(xiàn)一致且最佳的電池工作溫度。這項創(chuàng)新無需傳感器或外部邏輯設(shè)備，而是使用由 PCM 體積變化被動調(diào)節(jié)的彈性閥。這反過來又調(diào)節(jié)冷卻液流速和電池溫度。團隊對其熱管理性能與自然冷卻、純 PCM 和復(fù)合 PCM (cPCM) 等其他配置進行了比較，在不同的環(huán)境溫度（Tamb ) 下進行評估。結(jié)果表明，當(dāng)T amb超過 30 °C 時，沒有熱調(diào)節(jié)器的電池將無法工作。在T amb = 35 °C 時，采用 cPCM 的熱調(diào)節(jié)器表現(xiàn)出重復(fù)切換，并有效地將電池溫度保持在 38.13 °C 以下。當(dāng)T amb > 40 °C 時，兩個熱調(diào)節(jié)器都會啟動以實現(xiàn)更快的散熱。在 45 °C 時，采用 cPCM 的熱調(diào)節(jié)器成功地將電池溫度降低至 35.02 °C。在純 PCM 中集成 AlN 可將電池模塊的峰值溫度降低 7.94%。熱調(diào)節(jié)器還可以減少循環(huán)溫度變化，突顯其增強電池?zé)峁芾?/em>的潛力。 展開 探究鋰離子電池熱管理的主被動冷卻方法 在交通運輸領(lǐng)域，以電池為動力的零排放汽車正在迅速取代傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車。由于鋰離子電池自放電率低、能量密度高、體積小、無記憶和使用壽命長，因此鋰離子電池被廣泛應(yīng)用于混合動力汽車和電動汽車。研究也證明，鋰離子電池在20至40 ℃的溫度范圍內(nèi)有效工作，電池性能最佳。
然而，在快速充電或車輛爬坡時，會產(chǎn)生大量的熱量。此外，在高工作溫度下，電池的溫度迅速上升，可能會降低電池的生命周期。熱失控在鋰離子電池中已經(jīng)變得越來越普遍，熱安全性已經(jīng)成為阻止其使用的一個關(guān)鍵問題。如果這些熱量不立即消散，不僅會降低電池性能，還會引發(fā)熱失控，導(dǎo)致電池燃燒和爆炸。因此建立合適的熱管理系統(tǒng)至關(guān)重要。
電池的安全性可以通過在電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)(BTMS)中監(jiān)測來評估。常見的BTMS現(xiàn)在分為主動冷卻系統(tǒng)和被動冷卻系統(tǒng)。在主動冷卻過程中，電池模組的熱量通過空氣或液體排出。而通過相變材料(PCM)冷卻是被動冷卻。PCM優(yōu)于空氣和液體熱管理系統(tǒng)，因為它不需要風(fēng)扇、泵和連接等電氣機械設(shè)備。
為了提高鋰離子電池的安全性，了解它們在高溫下的行為至關(guān)重要。因此本文在不同的條件下，研究了不同條件下鋰離子電池的主動和被動冷卻的熱管理效果。
02
成果掠影
近期，美國能源高級研究中心的Naseem Iqbal教授團隊為了提高鋰離子電池的安全性，了解它們在高溫下的行為，探究了不同的冷卻方式以及模組的排列方式對新能源電池?zé)峁芾?/em>的影響。該研究對電池組進行了一系列充放電實驗，以評估熱管理對電池組性能的影響。通過改變周圍條件并使用相變材料來改善熱管理，從而分析電池之間的溫度分布。 展開 新能源動力電池熱管理方案設(shè)計 1熱管理系統(tǒng)要求，根據(jù)整車的使用環(huán)境、整車的運行工況和電池單體的溫度窗口等設(shè)計輸入?yún)?shù)進行需求分析，以明確電池系統(tǒng)對熱管理系統(tǒng)的需求；系統(tǒng)要求，根據(jù)需求分析確定熱管理系統(tǒng)所具備的功能以及系統(tǒng)的設(shè)計目這些設(shè)計目標(biāo)主要包括對電池單體溫度、電池單體間溫差、系統(tǒng)能耗和成本的控制
2)熱管理系統(tǒng)框架，根據(jù)系統(tǒng)需求將系統(tǒng)拆分為冷卻子系統(tǒng)、加熱子系統(tǒng)、保溫子系統(tǒng)和熱失控阻隔( thermal runaway obstructin，TRo)子系統(tǒng)，并定義各子系統(tǒng)的設(shè)計需求，同時進行仿真分析以初步驗證系統(tǒng)設(shè)計
3)子系統(tǒng)設(shè)計，首先根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計確定每個子系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)，然后對每個子系統(tǒng)依次進行方式選擇、方案設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計和仿真分析驗證
4)零部件設(shè)計，首先根據(jù)子系統(tǒng)設(shè)計確定零部件的設(shè)計目標(biāo)，然后進行詳細(xì)設(shè)計和仿真分析
5)零部件制造與測試，進行零部件的生產(chǎn)制造，并進行測試驗證
6)子系統(tǒng)集成與驗證，進行子系統(tǒng)的集成與測試驗證；
7)系統(tǒng)集成與測試，進行系統(tǒng)的集成與測試驗證；
電池?zé)峁芾?/em>開發(fā)流程
如下是電池?zé)峁芾?/em>在開發(fā)時的簡單的一個流程，共7個步驟，包括熱管理設(shè)計目標(biāo)和要求，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)件的設(shè)計、仿真模型驗證，系統(tǒng)和整車測試驗證。
l 電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)主要要求如下：
1) 避免熱失控，有害氣體產(chǎn)生時的有效通風(fēng)
2) 高溫環(huán)境中有效散熱
3) 低溫環(huán)境中迅速加速或者保溫
4) 減小電池溫度差異，保證電池溫度均勻性
5) 電池溫度的準(zhǔn)確測量和監(jiān)控
l 動力鋰電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)有兩個：
1) 電池包內(nèi)部維持在合理溫度范圍內(nèi)；
2) 不同電芯溫差盡可能小。
l 電池生熱率
在動力電池的仿真過程，電芯不同工況的發(fā)熱量是仿真的必不可少的邊界條件。 展開 
文獻速覽第3期-動力電池熱管理 一種直接液冷與強制風(fēng)冷相結(jié)合的新型鋰離子電池模組熱管理系統(tǒng)[J ] . 應(yīng)用熱工程。
總結(jié)：團隊開發(fā)了一種新型混合電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)，將直接液體冷卻與強制空氣冷卻相結(jié)合。電池外部設(shè)計有夾套，電池殼與夾套之間填充液態(tài)冷卻劑，形成直接冷卻效果。通過數(shù)值模擬分析電池與液冷套之間的間隙間距、冷卻管路數(shù)量、液體流速和風(fēng)扇位置對冷卻效果的影響，以優(yōu)化設(shè)計。研究結(jié)果表明，當(dāng)前熱管理系統(tǒng)的最佳配置是電池與液冷夾套之間的間距為5mm、雙管道液冷結(jié)構(gòu)以及液體冷卻劑和空氣平行流動，液體最佳流速為0.002 kg/s，空氣流速應(yīng)小于0.4 m/s，以節(jié)省所需能量。該電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)在電池4C放電倍率下獲得了良好的散熱效果。BTMS的新穎之處在于其冷卻效率高，可用于在高速率工況下冷卻電池組。直接液冷方式具有滅火功能，有利于電動車火災(zāi)的預(yù)防。
抽象的： 鋰離子電池的安全性、壽命和性能與其工作溫度密切相關(guān)。電池在工作時內(nèi)部會產(chǎn)生大量的熱量。因此，需要一個熱管理系統(tǒng)來冷卻電池。這項工作開發(fā)了一種新型混合電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)，將直接液體冷卻與強制空氣冷卻相結(jié)合。電池外部設(shè)計有夾套，電池殼與夾套之間填充液態(tài)冷卻劑，形成直接冷卻效果。通過數(shù)值模擬分析電池與液冷套之間的間隙間距、冷卻管路數(shù)量、液體流速和風(fēng)扇位置對冷卻效果的影響，以優(yōu)化設(shè)計。研究結(jié)果表明，當(dāng)前熱管理系統(tǒng)的最佳配置是電池與液冷夾套之間的間距為5毫米、雙管道液冷結(jié)構(gòu)以及液體冷卻劑和空氣水平平行流動。確定液體最佳流速為0.002 kg/s，空氣流速應(yīng)小于0.4 m/s，以節(jié)省所需能量。該電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)在電池4C放電倍率下獲得了良好的散熱效果。BTMS的新穎之處在于其冷卻效率高，可用于在高速率工況下冷卻電池組。直接液冷方式具有滅火功能，有利于電動汽車火災(zāi)的預(yù)防。雙管路液冷結(jié)構(gòu)，液冷與空氣水平平行流動。 展開 探究鋰離子電池熱管理的主被動冷卻方法 在交通運輸領(lǐng)域，以電池為動力的零排放汽車正在迅速取代傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車。由于鋰離子電池自放電率低、能量密度高、體積小、無記憶和使用壽命長，因此鋰離子電池被廣泛應(yīng)用于混合動力汽車和電動汽車。研究也證明，鋰離子電池在20至40 ℃的溫度范圍內(nèi)有效工作，電池性能最佳。
然而，在快速充電或車輛爬坡時，會產(chǎn)生大量的熱量。此外，在高工作溫度下，電池的溫度迅速上升，可能會降低電池的生命周期。熱失控在鋰離子電池中已經(jīng)變得越來越普遍，熱安全性已經(jīng)成為阻止其使用的一個關(guān)鍵問題。如果這些熱量不立即消散，不僅會降低電池性能，還會引發(fā)熱失控，導(dǎo)致電池燃燒和爆炸。因此建立合適的熱管理系統(tǒng)至關(guān)重要。
電池的安全性可以通過在電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)(BTMS)中監(jiān)測來評估。常見的BTMS現(xiàn)在分為主動冷卻系統(tǒng)和被動冷卻系統(tǒng)。在主動冷卻過程中，電池模組的熱量通過空氣或液體排出。而通過相變材料(PCM)冷卻是被動冷卻。PCM優(yōu)于空氣和液體熱管理系統(tǒng)，因為它不需要風(fēng)扇、泵和連接等電氣機械設(shè)備。
為了提高鋰離子電池的安全性，了解它們在高溫下的行為至關(guān)重要。因此本文在不同的條件下，研究了不同條件下鋰離子電池的主動和被動冷卻的熱管理效果。
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成果掠影
近期，美國能源高級研究中心的Naseem Iqbal教授團隊為了提高鋰離子電池的安全性，了解它們在高溫下的行為，探究了不同的冷卻方式以及模組的排列方式對新能源電池?zé)峁芾?/em>的影響。該研究對電池組進行了一系列充放電實驗，以評估熱管理對電池組性能的影響。通過改變周圍條件并使用相變材料來改善熱管理，從而分析電池之間的溫度分布。 展開 一種用于鋰離子電池組熱管理的液體冷卻系統(tǒng) 鋰離子電池因其能量密度高、自放電率低、維護要求低、循環(huán)壽命長、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等特點，是目前電動汽車使用最廣泛的電源。然而，鋰離子電池的性能受工作溫度的影響很大。鋰離子電池理想的工作溫度范圍為25 ~ 40℃，不同電池之間的最高溫差小于5℃。在低溫或高溫環(huán)境下工作都會導(dǎo)致電池性能下降，壽命縮短，甚至熱失控。因此，一個優(yōu)秀的電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)(BTMS)對于保證鋰離子電池安全高效的運行狀態(tài)是非常必要的。
根據(jù)冷卻策略的不同，BTMS可分為被動冷卻系統(tǒng)、主動冷卻系統(tǒng)和被動與主動相結(jié)合的混合系統(tǒng)。在被動冷卻系統(tǒng)中，沒有任何額外的功耗，但它們也不能控制冷卻系統(tǒng)來改變冷卻速率。在鋰離子電池表面實施特殊的材料或散熱結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)電池與外部環(huán)境之間的高傳熱能力。典型的例子包括自然空氣對流，相變材料(PCM)和熱管。
被動空氣冷卻的冷卻能力很低，不適合冷卻高能量密度的鋰離子電池。PCM在融凍過程中能夠儲存和釋放大量的能量，近年來受到越來越多的關(guān)注。將PCM裝入BTMS的主要優(yōu)點是可以實現(xiàn)良好的電池溫度均勻性和靈活的幾何形狀。然而，PCM的低導(dǎo)熱性阻礙了電池的散熱速率，在高速率充放電條件下存在嚴(yán)重的隱患。因此開發(fā)出具有優(yōu)異的散熱性能的新能源電車的電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)是非常重要的。
02
成果掠影
近期，哈爾濱工業(yè)大學(xué)馮宇教授團隊針對液冷電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)(BTMS)取得新進展。由于常見的線性流道結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了嚴(yán)重的溫度分布不均勻。該團隊提出了一種具有多通道的新型錐形通道散熱器，以提高電池溫度均勻性，降低BTMS的功耗。團隊分析比較了8種不同設(shè)計的電池最高溫度和溫差、溫度不均分布參數(shù)和功耗性能，同時，分析了延遲冷卻策略對液冷系統(tǒng)溫度均勻性的影響。 展開 等效電路雙向耦合法鋰電池熱管理仿真分析 等效電路雙向耦合法鋰電池?zé)峁芾矸抡娣治?/span> 鋰電池?zé)峁芾淼南嚓P(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
網(wǎng)絡(luò)課 | 新能源鋰電池熱管理仿真分析
電池技術(shù)作為電動汽車的核心和瓶頸，是電動汽車研究的重點和熱點方向，也是關(guān)系到新能源汽車成本、續(xù)航里程、安全性及使用壽命的關(guān)鍵。各大廠研發(fā)的不斷投入，加大了熱管理水平，鋰電池的熱管理要求更加苛刻。通過ANSYS Fluent幫助工程師快速解決電池?zé)?/em>相關(guān)問題。
1、課程時間
3月31日（15:00-16:30）
2、適用人群
從事新能源行業(yè)熱管理工程師，仿真工程師。
3、講師介紹
楊志冬（Ansys流體工程師、陽普科技金牌講師）
碩士畢業(yè)于愛爾蘭都柏林大學(xué)，能源與動力工程專業(yè)。擔(dān)任過中航鋰電（現(xiàn)中創(chuàng)新航）熱管理仿真工程師。目前為廣州陽普智能系統(tǒng)科技有限公司流體工程師，熟悉新能源鋰電池?zé)?/em>仿真，精通ANSYS Fluent流體軟件工具應(yīng)用。負(fù)責(zé)ANSYS 流體產(chǎn)品售前/售后技術(shù)支持及仿真項目咨詢工作。
4、課程內(nèi)容
1
基于Spaceclaim的鋰電池模組簡化原則
2
基于Fluent的電池模組Pack熱管理仿真內(nèi)容介紹
3
ANSYS LTI電池降階模型介紹
5、課程收獲
● 熟悉鋰電池模組簡化，基本掌握電池模組簡化要求；
● 熟悉ANSYS Fluent熱仿真流程；
● 了解LTI 降階模型。
6、報名鏈接
限時免費報名：點擊立即參與報名
展開 一種用于鋰離子電池熱管理的相變材料
因此，CPCM 在 TES 以及熱管理方面顯示出巨大的潛力，例如電子設(shè)備和電化學(xué)儲能系統(tǒng)。對于電化學(xué)儲能的熱管理系統(tǒng)，研究人員進行了大量的探索，并通過實驗和模擬提出了各種解決方案。
碳納米管（CNT）作為碳的重要同素異形體，具有長圓柱形結(jié)構(gòu)，直徑為一至數(shù)十納米，長度為幾微米至幾厘米。在過去的幾十年里，碳納米管在相變材料領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的潛力，為相變材料所面臨的各種挑戰(zhàn)提供了有效的解決方案，例如導(dǎo)熱系數(shù)低、形狀穩(wěn)定性差、光穩(wěn)定性差等。為了進一步提高CPCM的性能，人們提出并不斷探索改性碳納米管。
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成果掠影
近期，西安交通大學(xué)王秋旺教授團隊基于金屬有機框架（MOF）制備了高度取向的含氮碳納米管（N-CNT）。然后以所合成的N-CNT為支撐材料、二十二烷為功能材料制備了N-CNT/二十二烷復(fù)合PCM（CPCM）。結(jié)果表明，通過與 N-CNT 結(jié)合，二十二烷的形狀穩(wěn)定性顯著增強。CPCM 擁有導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到0.5286 W·m
-1·k
-1。此外，CPCM在20次熔化-冷凍循環(huán)后表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)性能，具有超高的潛熱保留率（熔化過程為99.95％，冷凍過程為99.94％）。在充放電循環(huán)性能測試中，采用CPCM薄膜后，鋰離子電池的最高溫度降低了約2℃。這一探索在刺激相變材料的發(fā)展方面展現(xiàn)出巨大的潛力，并為鋰離子電池?zé)峁芾?/em>提供了一種新技術(shù)。
展開 網(wǎng)絡(luò)課 | 新能源鋰電池熱管理仿真分析（限時免費報名）
電池技術(shù)作為電動汽車的核心和瓶頸，是電動汽車研究的重點和熱點方向，也是關(guān)系到新能源汽車成本、續(xù)航里程、安全性及使用壽命的關(guān)鍵。各大廠研發(fā)的不斷投入，加大了熱管理水平，鋰電池的熱管理要求更加苛刻。通過ANSYS Fluent幫助工程師快速解決電池?zé)?/em>相關(guān)問題。
01、課程時間
3月31日（15:00-16:30）
02、適用人群
從事新能源行業(yè)熱管理工程師，仿真工程師。
03、講師介紹
楊志冬（Ansys流體工程師、陽普科技金牌講師）
碩士畢業(yè)于愛爾蘭都柏林大學(xué)，能源與動力工程專業(yè)。擔(dān)任過中航鋰電（現(xiàn)中創(chuàng)新航）熱管理仿真工程師。目前為廣州陽普智能系統(tǒng)科技有限公司流體工程師，熟悉新能源鋰電池?zé)?/em>仿真，精通ANSYS Fluent流體軟件工具應(yīng)用。負(fù)責(zé)ANSYS 流體產(chǎn)品售前/售后技術(shù)支持及仿真項目咨詢工作。
展開 汽車鋰電池熱失控與熱管理全新解決方案及新能源電控系統(tǒng)優(yōu)化方案介紹【8月8日直播】
*精彩直播預(yù)告
鋰電池作為主要動力電源之一已被廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，因其高能量的特點，預(yù)防電池?zé)?/em>失控進行電池?zé)峁芾?/em>控制一直是被企業(yè)重點關(guān)注的問題。為了保證鋰電池的最佳性能、安全性和使用壽命，鋰電池必須在特定的溫度范圍內(nèi)工作，而如何有效的預(yù)防鋰電池?zé)?/em>失控進行熱管理是企業(yè)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。海克斯康工業(yè)軟件旗下的Cradle CFD軟件可以為電池?zé)?/em>失控和熱管理提供全新解決方案。
Cradle CFD軟件具備鋰電池的簡易平衡模型，同時還具備詳細(xì)電化學(xué)P2D模型，可以對單電池以及整體電池包進行熱仿真。針對電池?zé)?/em>失控問題，現(xiàn)有1D-3D耦合方法計算量大、輸入?yún)?shù)多、計算時間長等問題存在，Cradle CFD軟件開發(fā)了新的電池組的半經(jīng)驗?zāi)Ｐ停梢越o工程師提供高效的工作流程，快速計算開發(fā)出強大的鋰電池產(chǎn)品。
本期?？怂箍抵辈ブv堂請到了流體仿真專家李晶博士為我們詳細(xì)講解鋰電池?zé)?/em>失控和熱管理全新解決方案，同時幫助用戶了解并結(jié)合機器學(xué)習(xí)優(yōu)化新能源電控系統(tǒng)解決方案，最后傳遞IGBT等快速傳熱分析所用的BCI-ROM新方法，超多干貨，精彩不容錯過！
8月8日 14:00
▲ 掃碼參與報名立即預(yù)定
直播內(nèi)容聚焦
?? 電池整體解決方案：
解決多尺度問題
解決多物理場問題
?? 電池?zé)?/em>安全解決方案；
?? BCI-ROM解決方案。
展開 螺旋管流動沸騰冷卻與空氣冷卻相結(jié)合的鋰離子電池熱管理
同時，鋰電池由于其諸多優(yōu)點和較高的生產(chǎn)率而備受關(guān)注。鋰電池的主要用途包括電子工業(yè)、醫(yī)療設(shè)備、航空航天和電動汽車等。近十年來，電動汽車和混合動力汽車快速發(fā)展，鋰電池在這些系統(tǒng)中的使用為汽車行業(yè)增添了突出的特點，提供合適的條件溫度對鋰電池的性能和壽命起著十分重要作用，25°C到40°C是電池的最佳范圍，低于或高于此溫度范圍的工作溫度會導(dǎo)致其性能中斷并縮短其使用壽命。
02
成果掠影
近期，伊拉姆大學(xué)機械工程系 Sajjad Ahangar Zonouzi老師團隊采用組合冷卻方法進行鋰離子電池的熱管理。這種冷卻方法是通過纏繞在電池上的半螺旋管進行流動沸騰冷卻和通過電池中的氣流進行空氣冷卻的冷卻方法相結(jié)合的。使用控制體積技術(shù)進行數(shù)值模擬，用于模擬流動沸騰區(qū)域的模型是歐拉-歐拉多相模型。研究結(jié)果表明，所提出的組合冷卻方法有助于更好的電池組熱管理。由于恒定溫度下的汽化潛熱，螺旋管內(nèi)發(fā)生流動沸騰有助于去除大量熱量，并且電池與沸騰流體接觸的部分的電池溫度幾乎保持恒定。沸騰流體質(zhì)量通量的增加和入口空氣速度降低了電池組內(nèi)電池的最高溫度。此外，通過減小沸騰流體的入口過冷度，降低了電池的溫度，并且電池組中不同排的電池之間的溫差受空氣入口速度的影響較小。研究成果以“Combination of flow boiling cooling by taking advantage of helical pipes and air cooling for thermal management of lithium-ion batteries”為題發(fā)表于《Journal of Energy Storage》。
展開 基于蜂窩結(jié)構(gòu)復(fù)合液冷相變材料的軟包鋰離子電池熱管理數(shù)值研究
來源 |
Journal of Energy Storage
01
背景介紹
鋰離子電池在電壓、能量密度、自放電率和循環(huán)壽命方面與其他儲能電池相比具有不可替代的地位，廣泛應(yīng)用于電動汽車和儲能系統(tǒng)中。隨著電池材料和結(jié)構(gòu)的發(fā)展，鋰離子電池的能量密度也在不斷提高。隨著電池能量密度的不斷提高，對電池的熱安全性提出了更高的要求。然而，鋰離子電池的性能和壽命受溫度影響很大。低溫會減慢化學(xué)反應(yīng)速率，增加內(nèi)阻并降低鋰離子電池的容量。高溫加速電池結(jié)構(gòu)件的老化，降低電池性能和壽命，降低熱安全性，甚至引起電池?zé)?/em>失控。
電池系統(tǒng)由許多電池單元組成，因此需要開發(fā)高性能的電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)，使電池保持在最佳工作溫度范圍內(nèi)，并將電池之間的溫差控制在一定范圍內(nèi)。此外，對于大型電池，需要減小單體電池不同部位之間的溫差，以減少熱應(yīng)力對電池結(jié)構(gòu)的破壞。目前，鋰離子電池的熱管理技術(shù)可分為主動冷卻、被動冷卻和混合冷卻三種形式，常見的主動冷卻方式包括強制風(fēng)冷和液冷。
02
成果掠影
近期，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所田爽老師團隊針對鋰離子軟包電池模塊的溫升和溫差問題，提出了一種新型混合液體和相變材料（PCM）蜂窩結(jié)構(gòu)的電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)（BTMS）。開路電壓（OCV）、內(nèi)阻、開路電壓溫度導(dǎo)數(shù)、比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)電池的性能是通過實驗獲得的。
對比風(fēng)冷、PCM冷卻和混合冷卻三種BTMS，發(fā)現(xiàn)使用風(fēng)冷方案電池溫度超過工作溫度，而液體PCM冷卻（LPCM）的混合冷卻方案可以有效控制電池的最高溫度。
展開 基于鋰電池冷空氣通道的相變材料被動電池熱管理系統(tǒng)的熱性能增強
在替代傳統(tǒng)車輛內(nèi)燃機的現(xiàn)有選擇中，電力驅(qū)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?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)分為有源 TMS、無源 TMS 和混合 TMS。被動熱管理系統(tǒng)，如熱管或受益于相變材料 (PCM) 的系統(tǒng)，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(dá)到更大的冷卻能力，但要達(dá)到這一目的，需要消耗大量能量。此外，創(chuàng)建均勻的溫度分布被認(rèn)為是對這些 TMS 的大膽挑戰(zhàn)。在混合動力電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)中，結(jié)合了主動和被動TMS的優(yōu)點，并試圖盡可能地由另一方的角色來彌補缺點，然而，當(dāng)前對這種電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)的研究很少。
02
成果掠影
近期，伊朗科技大學(xué)汽車工程學(xué)院G.R. Molaeimanesh團隊研究出一種混合動力電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)（BTMS），基于相變材料的主動熱管理系統(tǒng)（TMS）和被動TMS的組合(PCM) 將電池溫度保持在合適的范圍內(nèi)，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(jié)構(gòu)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(jié)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(wěn)。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(nèi)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(nèi)創(chuàng)造均勻溫度分布方面的出色能力。
展開 采用電池冷卻方法的鋰離子電池熱管理策略：現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)
來源 | Journal of Energy Storage
01
背景介紹
由于全球變暖問題不斷加劇，對清潔能源替代品的需求持續(xù)增長，電動汽車電池憑借高效率、安全性和可靠性等特點，使電動汽車(EV)行業(yè)迎來了大幅增長。然而，這些電池也存在一些限制因素，盡管生產(chǎn)小型、安全、高性能、和可靠的電池有困難，但這也迫使電動汽車制造商在電池領(lǐng)域進行更多的投資。近年來，電動汽車越來越受歡迎，為人們提供更多的舒適性和節(jié)省成本。
02
成果掠影
近期，韓國嶺南大學(xué)Gyu Sang Choi和Sung Chul Kim老師團隊分析了各種電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)(TMS-Bs)冷卻方法及其在可行性、成本和壽命方面的優(yōu)缺點，討論了熱失控(TR)機制，模型和策略，以減輕TRS問題。有效的TMS-B可以減輕電池的TR，并提高其性能和壽命?？傮w而言，TMS-B對于維持電動汽車中使用的LBS的最佳溫度范圍至關(guān)重要。一個有效的TMS-B可以減輕TR，并提高性能和壽命，然而，需要進一步研究TMS-B的結(jié)構(gòu)、工作介質(zhì)、流道尺寸和液體填充能力，同時更好地理解電池、模塊和包裝如何應(yīng)對快速充電情況是十分必要的。
展開 基于復(fù)合 PCM 材料的鋰離子電池熱管理被動熱調(diào)節(jié)器
來源 | Journal of Energy Storage
01
背景介紹
隨著社會向低碳經(jīng)濟轉(zhuǎn)型，未來幾十年電池行業(yè)可能會出現(xiàn)數(shù)量級的增長。電池的生產(chǎn)用途廣泛，每種用途都有特定的電力需求，從電力電子設(shè)備、啟動電池設(shè)備到各種儲能設(shè)備。由于其卓越的能量密度、較長的循環(huán)壽命和較低的自放電率，鋰離子電池已成為儲能技術(shù)的首選。然而，鋰離子電池的效率、安全性和壽命與其工作溫度密切相關(guān)。因此，必須開發(fā)有效的電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)（BTMS）并將其納入儲能設(shè)計中。
02
成果掠影
近日，華北電力大學(xué)徐超教授團隊提出了一種新型熱調(diào)節(jié)器，可以智能地利用體積變化來調(diào)節(jié)傳熱。熱調(diào)節(jié)器在 PCM 和冷卻系統(tǒng)之間建立被動負(fù)反饋機制，實現(xiàn)一致且最佳的電池工作溫度。這項創(chuàng)新無需傳感器或外部邏輯設(shè)備，而是使用由 PCM 體積變化被動調(diào)節(jié)的彈性閥。這反過來又調(diào)節(jié)冷卻液流速和電池溫度。團隊對其熱管理性能與自然冷卻、純 PCM 和復(fù)合 PCM (cPCM) 等其他配置進行了比較，在不同的環(huán)境溫度（Tamb ) 下進行評估。結(jié)果表明，當(dāng)T amb超過 30 °C 時，沒有熱調(diào)節(jié)器的電池將無法工作。在T amb = 35 °C 時，采用 cPCM 的熱調(diào)節(jié)器表現(xiàn)出重復(fù)切換，并有效地將電池溫度保持在 38.13 °C 以下。當(dāng)T amb > 40 °C 時，兩個熱調(diào)節(jié)器都會啟動以實現(xiàn)更快的散熱。在 45 °C 時，采用 cPCM 的熱調(diào)節(jié)器成功地將電池溫度降低至 35.02 °C。在純 PCM 中集成 AlN 可將電池模塊的峰值溫度降低 7.94%。熱調(diào)節(jié)器還可以減少循環(huán)溫度變化，突顯其增強電池?zé)峁芾?/em>的潛力。
展開 探究鋰離子電池熱管理的主被動冷卻方法
在交通運輸領(lǐng)域，以電池為動力的零排放汽車正在迅速取代傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車。由于鋰離子電池自放電率低、能量密度高、體積小、無記憶和使用壽命長，因此鋰離子電池被廣泛應(yīng)用于混合動力汽車和電動汽車。研究也證明，鋰離子電池在20至40 ℃的溫度范圍內(nèi)有效工作，電池性能最佳。
然而，在快速充電或車輛爬坡時，會產(chǎn)生大量的熱量。此外，在高工作溫度下，電池的溫度迅速上升，可能會降低電池的生命周期。熱失控在鋰離子電池中已經(jīng)變得越來越普遍，熱安全性已經(jīng)成為阻止其使用的一個關(guān)鍵問題。如果這些熱量不立即消散，不僅會降低電池性能，還會引發(fā)熱失控，導(dǎo)致電池燃燒和爆炸。因此建立合適的熱管理系統(tǒng)至關(guān)重要。
電池的安全性可以通過在電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)(BTMS)中監(jiān)測來評估。常見的BTMS現(xiàn)在分為主動冷卻系統(tǒng)和被動冷卻系統(tǒng)。在主動冷卻過程中，電池模組的熱量通過空氣或液體排出。而通過相變材料(PCM)冷卻是被動冷卻。PCM優(yōu)于空氣和液體熱管理系統(tǒng)，因為它不需要風(fēng)扇、泵和連接等電氣機械設(shè)備。
為了提高鋰離子電池的安全性，了解它們在高溫下的行為至關(guān)重要。因此本文在不同的條件下，研究了不同條件下鋰離子電池的主動和被動冷卻的熱管理效果。
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成果掠影
近期，美國能源高級研究中心的Naseem Iqbal教授團隊為了提高鋰離子電池的安全性，了解它們在高溫下的行為，探究了不同的冷卻方式以及模組的排列方式對新能源電池?zé)峁芾?/em>的影響。該研究對電池組進行了一系列充放電實驗，以評估熱管理對電池組性能的影響。通過改變周圍條件并使用相變材料來改善熱管理，從而分析電池之間的溫度分布。
展開 新能源動力電池熱管理方案設(shè)計
1熱管理系統(tǒng)要求，根據(jù)整車的使用環(huán)境、整車的運行工況和電池單體的溫度窗口等設(shè)計輸入?yún)?shù)進行需求分析，以明確電池系統(tǒng)對熱管理系統(tǒng)的需求；系統(tǒng)要求，根據(jù)需求分析確定熱管理系統(tǒng)所具備的功能以及系統(tǒng)的設(shè)計目這些設(shè)計目標(biāo)主要包括對電池單體溫度、電池單體間溫差、系統(tǒng)能耗和成本的控制
2)熱管理系統(tǒng)框架，根據(jù)系統(tǒng)需求將系統(tǒng)拆分為冷卻子系統(tǒng)、加熱子系統(tǒng)、保溫子系統(tǒng)和熱失控阻隔( thermal runaway obstructin，TRo)子系統(tǒng)，并定義各子系統(tǒng)的設(shè)計需求，同時進行仿真分析以初步驗證系統(tǒng)設(shè)計
3)子系統(tǒng)設(shè)計，首先根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計確定每個子系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)，然后對每個子系統(tǒng)依次進行方式選擇、方案設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計和仿真分析驗證
4)零部件設(shè)計，首先根據(jù)子系統(tǒng)設(shè)計確定零部件的設(shè)計目標(biāo)，然后進行詳細(xì)設(shè)計和仿真分析
5)零部件制造與測試，進行零部件的生產(chǎn)制造，并進行測試驗證
6)子系統(tǒng)集成與驗證，進行子系統(tǒng)的集成與測試驗證；
7)系統(tǒng)集成與測試，進行系統(tǒng)的集成與測試驗證；
電池?zé)峁芾?/em>開發(fā)流程
如下是電池?zé)峁芾?/em>在開發(fā)時的簡單的一個流程，共7個步驟，包括熱管理設(shè)計目標(biāo)和要求，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)件的設(shè)計、仿真模型驗證，系統(tǒng)和整車測試驗證。
l 電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)主要要求如下：
1) 避免熱失控，有害氣體產(chǎn)生時的有效通風(fēng)
2) 高溫環(huán)境中有效散熱
3) 低溫環(huán)境中迅速加速或者保溫
4) 減小電池溫度差異，保證電池溫度均勻性
5) 電池溫度的準(zhǔn)確測量和監(jiān)控
l 動力鋰電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)有兩個：
1) 電池包內(nèi)部維持在合理溫度范圍內(nèi)；
2) 不同電芯溫差盡可能小。
l 電池生熱率
在動力電池的仿真過程，電芯不同工況的發(fā)熱量是仿真的必不可少的邊界條件。
展開 文獻速覽第3期-動力電池熱管理
一種直接液冷與強制風(fēng)冷相結(jié)合的新型鋰離子電池模組熱管理系統(tǒng)[J ] . 應(yīng)用熱工程。
總結(jié)：團隊開發(fā)了一種新型混合電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)，將直接液體冷卻與強制空氣冷卻相結(jié)合。電池外部設(shè)計有夾套，電池殼與夾套之間填充液態(tài)冷卻劑，形成直接冷卻效果。通過數(shù)值模擬分析電池與液冷套之間的間隙間距、冷卻管路數(shù)量、液體流速和風(fēng)扇位置對冷卻效果的影響，以優(yōu)化設(shè)計。研究結(jié)果表明，當(dāng)前熱管理系統(tǒng)的最佳配置是電池與液冷夾套之間的間距為5mm、雙管道液冷結(jié)構(gòu)以及液體冷卻劑和空氣平行流動，液體最佳流速為0.002 kg/s，空氣流速應(yīng)小于0.4 m/s，以節(jié)省所需能量。該電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)在電池4C放電倍率下獲得了良好的散熱效果。BTMS的新穎之處在于其冷卻效率高，可用于在高速率工況下冷卻電池組。直接液冷方式具有滅火功能，有利于電動車火災(zāi)的預(yù)防。
抽象的： 鋰離子電池的安全性、壽命和性能與其工作溫度密切相關(guān)。電池在工作時內(nèi)部會產(chǎn)生大量的熱量。因此，需要一個熱管理系統(tǒng)來冷卻電池。這項工作開發(fā)了一種新型混合電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)，將直接液體冷卻與強制空氣冷卻相結(jié)合。電池外部設(shè)計有夾套，電池殼與夾套之間填充液態(tài)冷卻劑，形成直接冷卻效果。通過數(shù)值模擬分析電池與液冷套之間的間隙間距、冷卻管路數(shù)量、液體流速和風(fēng)扇位置對冷卻效果的影響，以優(yōu)化設(shè)計。研究結(jié)果表明，當(dāng)前熱管理系統(tǒng)的最佳配置是電池與液冷夾套之間的間距為5毫米、雙管道液冷結(jié)構(gòu)以及液體冷卻劑和空氣水平平行流動。確定液體最佳流速為0.002 kg/s，空氣流速應(yīng)小于0.4 m/s，以節(jié)省所需能量。該電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)在電池4C放電倍率下獲得了良好的散熱效果。BTMS的新穎之處在于其冷卻效率高，可用于在高速率工況下冷卻電池組。直接液冷方式具有滅火功能，有利于電動汽車火災(zāi)的預(yù)防。雙管路液冷結(jié)構(gòu)，液冷與空氣水平平行流動。
展開 探究鋰離子電池熱管理的主被動冷卻方法
在交通運輸領(lǐng)域，以電池為動力的零排放汽車正在迅速取代傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車。由于鋰離子電池自放電率低、能量密度高、體積小、無記憶和使用壽命長，因此鋰離子電池被廣泛應(yīng)用于混合動力汽車和電動汽車。研究也證明，鋰離子電池在20至40 ℃的溫度范圍內(nèi)有效工作，電池性能最佳。
然而，在快速充電或車輛爬坡時，會產(chǎn)生大量的熱量。此外，在高工作溫度下，電池的溫度迅速上升，可能會降低電池的生命周期。熱失控在鋰離子電池中已經(jīng)變得越來越普遍，熱安全性已經(jīng)成為阻止其使用的一個關(guān)鍵問題。如果這些熱量不立即消散，不僅會降低電池性能，還會引發(fā)熱失控，導(dǎo)致電池燃燒和爆炸。因此建立合適的熱管理系統(tǒng)至關(guān)重要。
電池的安全性可以通過在電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)(BTMS)中監(jiān)測來評估。常見的BTMS現(xiàn)在分為主動冷卻系統(tǒng)和被動冷卻系統(tǒng)。在主動冷卻過程中，電池模組的熱量通過空氣或液體排出。而通過相變材料(PCM)冷卻是被動冷卻。PCM優(yōu)于空氣和液體熱管理系統(tǒng)，因為它不需要風(fēng)扇、泵和連接等電氣機械設(shè)備。
為了提高鋰離子電池的安全性，了解它們在高溫下的行為至關(guān)重要。因此本文在不同的條件下，研究了不同條件下鋰離子電池的主動和被動冷卻的熱管理效果。
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成果掠影
近期，美國能源高級研究中心的Naseem Iqbal教授團隊為了提高鋰離子電池的安全性，了解它們在高溫下的行為，探究了不同的冷卻方式以及模組的排列方式對新能源電池?zé)峁芾?/em>的影響。該研究對電池組進行了一系列充放電實驗，以評估熱管理對電池組性能的影響。通過改變周圍條件并使用相變材料來改善熱管理，從而分析電池之間的溫度分布。
展開 一種用于鋰離子電池組熱管理的液體冷卻系統(tǒng)
鋰離子電池因其能量密度高、自放電率低、維護要求低、循環(huán)壽命長、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等特點，是目前電動汽車使用最廣泛的電源。然而，鋰離子電池的性能受工作溫度的影響很大。鋰離子電池理想的工作溫度范圍為25 ~ 40℃，不同電池之間的最高溫差小于5℃。在低溫或高溫環(huán)境下工作都會導(dǎo)致電池性能下降，壽命縮短，甚至熱失控。因此，一個優(yōu)秀的電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)(BTMS)對于保證鋰離子電池安全高效的運行狀態(tài)是非常必要的。
根據(jù)冷卻策略的不同，BTMS可分為被動冷卻系統(tǒng)、主動冷卻系統(tǒng)和被動與主動相結(jié)合的混合系統(tǒng)。在被動冷卻系統(tǒng)中，沒有任何額外的功耗，但它們也不能控制冷卻系統(tǒng)來改變冷卻速率。在鋰離子電池表面實施特殊的材料或散熱結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)電池與外部環(huán)境之間的高傳熱能力。典型的例子包括自然空氣對流，相變材料(PCM)和熱管。
被動空氣冷卻的冷卻能力很低，不適合冷卻高能量密度的鋰離子電池。PCM在融凍過程中能夠儲存和釋放大量的能量，近年來受到越來越多的關(guān)注。將PCM裝入BTMS的主要優(yōu)點是可以實現(xiàn)良好的電池溫度均勻性和靈活的幾何形狀。然而，PCM的低導(dǎo)熱性阻礙了電池的散熱速率，在高速率充放電條件下存在嚴(yán)重的隱患。因此開發(fā)出具有優(yōu)異的散熱性能的新能源電車的電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)是非常重要的。
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成果掠影
近期，哈爾濱工業(yè)大學(xué)馮宇教授團隊針對液冷電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)(BTMS)取得新進展。由于常見的線性流道結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了嚴(yán)重的溫度分布不均勻。該團隊提出了一種具有多通道的新型錐形通道散熱器，以提高電池溫度均勻性，降低BTMS的功耗。團隊分析比較了8種不同設(shè)計的電池最高溫度和溫差、溫度不均分布參數(shù)和功耗性能，同時，分析了延遲冷卻策略對液冷系統(tǒng)溫度均勻性的影響。
展開 等效電路雙向耦合法鋰電池熱管理仿真分析
等效電路雙向耦合法鋰電池?zé)峁芾矸抡娣治?/span>
