發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)的案例
系統(tǒng)仿真軟件AMESim熱管理模塊學(xué)習(xí)：熱管理基礎(chǔ)
自然對(duì)流換熱：Nu = f(Gr,Pr) = C(Gr.Pr)的n次方 = C.R×a的n次方，對(duì)于層流換熱，n = 0.25，對(duì)于湍流換熱，n=0.33
在Amesim中如上的參數(shù)可以通過(guò)軟件設(shè)定，對(duì)于特定系統(tǒng)，如何決定強(qiáng)迫對(duì)流和自然對(duì)流的比例通過(guò)如下計(jì)算：
Gr/Re平方，若<<1，則忽略自然對(duì)流，若>>1，則忽略強(qiáng)迫對(duì)流，若≈1，則都需要考慮。
對(duì)于一般的通用換熱器我們得到換熱量由換熱效率乘以最大換熱能力，最大換熱能力由Cmin×（Thotin - Tcoldin），Cmin是最小熱熔率，通過(guò)C=dm×Cp計(jì)算，最小熱容即為兩個(gè)物體的最小熱容，Thotin和Tcoldin為熱邊溫度和冷邊溫度。
而換熱效率 = f(Ntu,Cmin/Cmax), Ntu = UA/
而UA = 1/（Rth1+Rtall + Rth2）等效熱導(dǎo)，展開(kāi)如下：
UA = 1/（d1/(Nu1×λ1×A1) + 1/Gtall + d1/(Nu1×λ1×Atu2)）->
Nu= α×Re×Pr（就是要確定這個(gè)，A，d1都是換熱器的參數(shù)）
其中d1/(Nu1×λ1×A1)為水側(cè)的熱阻，d1/(Nu1×λ1×Atu2)為風(fēng)側(cè)的熱阻，1/Gtall為接觸熱阻
3. 基礎(chǔ)熱管理建模
3.1 熱管理基本建模思路
我們對(duì)于熱部件的建模獲取的最終結(jié)果是溫度，但是溫度只是一個(gè)發(fā)熱和換熱結(jié)果的反映，發(fā)熱邊界+流量系統(tǒng)+對(duì)流換熱是建模的必須要做的三件事情，也就是把一個(gè)系統(tǒng)拆解成這三件事去建模。
對(duì)于熱流體屬性Amesim提供了專業(yè)庫(kù)，一般情況可以直接在庫(kù)中找到，對(duì)于熱流體屬性提供三種計(jì)算模式：能量平衡模式（計(jì)算溫度變化的模式）、等熵模式、等溫模式。
關(guān)鍵概念：容性和阻性，容性：輸入流量和輸入壓力，阻性：根據(jù)變壓差算流量。
展開(kāi) Z14發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)概述
壓力傳感器用于高海拔條件下的渦輪增壓器保護(hù)，ECM根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和大氣壓力，通過(guò)減少全負(fù)荷噴油量，以降低渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速。因?yàn)樵诟吆０蔚貐^(qū)，空氣稀薄，泵輪攪動(dòng)空氣的阻力小。因此就會(huì)出現(xiàn)在同樣的渦輪驅(qū)動(dòng)力下，高海拔地區(qū)泵輪轉(zhuǎn)速高于低海拔地區(qū)。為了防止廢氣渦輪增壓器超轉(zhuǎn)速，因此需要該傳感器的信息。另外溫度傳感器用于監(jiān)測(cè)中冷器的工作狀況，同時(shí)用于發(fā)動(dòng)機(jī)保護(hù)。
機(jī)油壓力傳感器
該傳感器位于發(fā)動(dòng)機(jī)左側(cè)、ECM附近的缸體上，主要用于監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油壓力，當(dāng)壓力低于設(shè)定值時(shí)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)保護(hù)控制。
機(jī)油溫度傳感器
該傳感器位于發(fā)動(dòng)機(jī)右側(cè)、ECM附近的缸體上，用于監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)主油道的的機(jī)油溫度實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)保護(hù)。
冷卻液溫度傳感器
安裝在節(jié)溫器殼體上，測(cè)量節(jié)溫器前的冷卻液的溫度，實(shí)現(xiàn)功能是用于發(fā)動(dòng)機(jī)保護(hù)、冷起動(dòng)時(shí)的噴油控制、風(fēng)扇控制。
排氣壓力傳感器
安裝在排氣歧管附近，反饋排氣壓力。該傳感器是國(guó)六技術(shù)路線中非常重要的傳感器，用以ECM控制排氣節(jié)氣門(mén)（ETV）工作，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)起作用時(shí)，需要通過(guò)關(guān)小排氣節(jié)氣門(mén)增加泵氣功，提升排氣溫度。排氣壓力傳感器對(duì)排氣背壓進(jìn)行精確監(jiān)控。
油軌壓力傳感器
安裝在高壓油軌上 ，反饋燃油油軌實(shí)際壓力，監(jiān)測(cè)燃油系統(tǒng)是否正常工作，如果信號(hào)異常時(shí)啟動(dòng)跛行回家功能，即當(dāng)ECM無(wú)法收到油軌壓力信號(hào)時(shí)，會(huì)調(diào)節(jié)燃油泵執(zhí)行器位于特定開(kāi)啟位置，以保持一定的油軌壓力，確保車輛可以“行駛”。
冷卻液液位傳感器
這個(gè)傳感器取決于整車廠家，如果安裝，則用于監(jiān)測(cè)膨脹水箱內(nèi)冷卻液的液位，提供發(fā)動(dòng)機(jī)保護(hù)的輸入。
展開(kāi) 新能源車的熱管理系統(tǒng)，到底在為消費(fèi)者管理什么？
熱管理系統(tǒng)對(duì)于許多消費(fèi)者來(lái)說(shuō)都算是一個(gè)知識(shí)盲區(qū)或者不太在意的點(diǎn)，一些聽(tīng)說(shuō)過(guò)熱管理的人，也大多只知道熱管理在燃油車上有，其實(shí)電動(dòng)汽車也具備熱管理系統(tǒng)，并且，熱管理系統(tǒng)對(duì)于電動(dòng)汽車的電器工作效率、能耗續(xù)航等方面都產(chǎn)生了較為重要的作用，能夠直接影響駕乘者的用車體驗(yàn)。
對(duì)于日常使用電動(dòng)汽車的消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，熱管理系統(tǒng)主要出現(xiàn)在以下場(chǎng)景發(fā)揮重要作用。
▲大冬天的開(kāi)車就是圖個(gè)舒服
冬天，駕乘者首先要給座椅加熱，然后把空調(diào)的溫度打上去，等一家老小上車時(shí)車內(nèi)就舒舒服服的了。熱管理系統(tǒng)會(huì)直接影響出暖風(fēng)的速度，如果熱管理系統(tǒng)不好，暖空調(diào)不給力，車?yán)锏娜司蜁?huì)冷颼颼，小孩子的話還可能會(huì)感冒。還有更麻煩的事情，一段時(shí)間后空調(diào)好不容易打熱了，如果能量沒(méi)管控好，就會(huì)發(fā)現(xiàn)沒(méi)開(kāi)多少路，里程表顯示的續(xù)航數(shù)據(jù)就嗖嗖直接往下掉，本來(lái)冬季電池溫度也相對(duì)較低，能量釋放相對(duì)受阻，這個(gè)更要命。
在夏天的時(shí)候，熱管理的作用可能相對(duì)直接一些，主要是花一些時(shí)間把車廂的溫度降下來(lái)，然而在快速制冷的過(guò)程中，熱管理系統(tǒng)所消耗的能量也比較關(guān)鍵。
實(shí)際上電動(dòng)車熱管理系統(tǒng)的好壞與否，會(huì)影響車輛電器工作效率、余熱回收、能耗續(xù)航等方面的好壞，并且，這些影響會(huì)直接反饋到駕駛者和乘客的體驗(yàn)之上，一套好的熱管理系統(tǒng)對(duì)于一臺(tái)電動(dòng)車的重要性不言而喻。
我和通用的工程師交流比較多，基于Ultium奧特能電動(dòng)車平臺(tái)誕生的首臺(tái)純電SUV作品——LYRIQ上，工程師們考慮到消費(fèi)者用車痛點(diǎn)，為這臺(tái)車配備了先進(jìn)的BEVHEAT高效熱管理系統(tǒng)，我來(lái)重點(diǎn)來(lái)談?wù)勎伊私獾降男畔ⅰ?●具有高效的制熱能力
中國(guó)北方的客戶，全年有近半年的時(shí)間都處于低溫環(huán)境。
展開(kāi) 熱仿真分享 | 動(dòng)力電池PACK熱管理系統(tǒng)性能研究-STARCCM+
摘要：為延長(zhǎng)電池使用壽命，提高電池安全性，需要對(duì)電池進(jìn)行熱管理。電動(dòng)汽車動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)在理論分析、仿真建模、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證基礎(chǔ)上開(kāi)展設(shè)計(jì)工作，綜合考慮了電池產(chǎn)熱原理、產(chǎn)熱模型、發(fā)熱功率后，確定了基于液體的熱管理模式。使用CFD軟件對(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真和分析，并對(duì)工程樣機(jī)熱管理有效性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
當(dāng)前，整個(gè)電動(dòng)汽車行業(yè)蓬勃發(fā)展。電池是電動(dòng)汽車核心部件，電池的熱特性對(duì)整車性能、安全性、壽命及使用成本產(chǎn)生關(guān)鍵影響。
配置電池熱管理系統(tǒng)是改善電池組熱特性關(guān)鍵措施之一，系統(tǒng)熱管理功能包括：(1)在電池溫度較高時(shí)進(jìn)行有效散熱，防止產(chǎn)生熱失控事故；(2)在電池溫度較低時(shí)進(jìn)行預(yù)熱，提升電池溫度，確保低溫下的充放電性能和安全性；(3)減小電池組內(nèi)的溫度差異，抑制局部熱區(qū)的形成，防止高溫電池過(guò)快衰減而降低電池組整體壽命[1]。
電池熱管理按照能量提供的來(lái)源分為被動(dòng)式冷卻和主動(dòng)式冷卻，其中只利用周圍環(huán)境冷卻的方式為被動(dòng)式冷卻。隨著國(guó)家對(duì)電池能量密度、安全性、使用壽命以及快充要求的不斷提高，被動(dòng)式的自然冷卻技術(shù)已經(jīng)不能滿足電池散熱要求。當(dāng)前主要的主動(dòng)式熱管理形式有空氣強(qiáng)制對(duì)流熱管理、液體熱管理、熱管熱管理和相變材料熱管理等，而液體熱管理受到越來(lái)越多廠商的青睞[2-4]，特別是國(guó)外車企對(duì)于液體熱管理技術(shù)研究起步早，已經(jīng)取得了一定成果，國(guó)內(nèi)還處于研究探索階段。公眾號(hào)-新能源電池熱管理。
TeslaMotors公司的Roadster純電動(dòng)汽車采用了液冷式電池熱管理系統(tǒng)。冷卻管道曲折布置在電池間，冷卻液在管道內(nèi)部流動(dòng)，傳輸電池產(chǎn)生的熱量。報(bào)告顯示在行駛約16萬(wàn)公里后，Roadster電池組的容量仍能維持在初始容量的80%～85%，而且容量衰減只與行駛里程數(shù)明顯相關(guān)，而與環(huán)境溫度、車齡關(guān)系不明顯[1,5]。
展開(kāi) 
熱仿真分享 | 動(dòng)力電池PACK熱管理系統(tǒng)性能研究-STARCCM+
摘要：為延長(zhǎng)電池使用壽命，提高電池安全性，需要對(duì)電池進(jìn)行熱管理。電動(dòng)汽車動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)在理論分析、仿真建模、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證基礎(chǔ)上開(kāi)展設(shè)計(jì)工作，綜合考慮了電池產(chǎn)熱原理、產(chǎn)熱模型、發(fā)熱功率后，確定了基于液體的熱管理模式。使用CFD軟件對(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真和分析，并對(duì)工程樣機(jī)熱管理有效性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
當(dāng)前，整個(gè)電動(dòng)汽車行業(yè)蓬勃發(fā)展。電池是電動(dòng)汽車核心部件，電池的熱特性對(duì)整車性能、安全性、壽命及使用成本產(chǎn)生關(guān)鍵影響。
配置電池熱管理系統(tǒng)是改善電池組熱特性關(guān)鍵措施之一，系統(tǒng)熱管理功能包括：(1)在電池溫度較高時(shí)進(jìn)行有效散熱，防止產(chǎn)生熱失控事故；(2)在電池溫度較低時(shí)進(jìn)行預(yù)熱，提升電池溫度，確保低溫下的充放電性能和安全性；(3)減小電池組內(nèi)的溫度差異，抑制局部熱區(qū)的形成，防止高溫電池過(guò)快衰減而降低電池組整體壽命[1]。
電池熱管理按照能量提供的來(lái)源分為被動(dòng)式冷卻和主動(dòng)式冷卻，其中只利用周圍環(huán)境冷卻的方式為被動(dòng)式冷卻。隨著國(guó)家對(duì)電池能量密度、安全性、使用壽命以及快充要求的不斷提高，被動(dòng)式的自然冷卻技術(shù)已經(jīng)不能滿足電池散熱要求。當(dāng)前主要的主動(dòng)式熱管理形式有空氣強(qiáng)制對(duì)流熱管理、液體熱管理、熱管熱管理和相變材料熱管理等，而液體熱管理受到越來(lái)越多廠商的青睞[2-4]，特別是國(guó)外車企對(duì)于液體熱管理技術(shù)研究起步早，已經(jīng)取得了一定成果，國(guó)內(nèi)還處于研究探索階段。公眾號(hào)-新能源電池熱管理。
TeslaMotors公司的Roadster純電動(dòng)汽車采用了液冷式電池熱管理系統(tǒng)。冷卻管道曲折布置在電池間，冷卻液在管道內(nèi)部流動(dòng)，傳輸電池產(chǎn)生的熱量。報(bào)告顯示在行駛約16萬(wàn)公里后，Roadster電池組的容量仍能維持在初始容量的80%～85%，而且容量衰減只與行駛里程數(shù)明顯相關(guān)，而與環(huán)境溫度、車齡關(guān)系不明顯[1,5]。
展開(kāi) 考慮系統(tǒng)體積和冷卻性能的風(fēng)冷電池熱管理系統(tǒng)策略
高能量密度電池在充電和放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高熱量，如果熱量長(zhǎng)時(shí)間聚集在一起，不僅會(huì)損害電池的使用壽命，還會(huì)增加熱失控的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鸨ǎ＜叭松戆踩ＴO(shè)計(jì)良好的電池熱管理系統(tǒng)（BTMS）可以有效散熱，提高車輛性能，保證車輛和駕駛員的安全。因此，電池熱管理系統(tǒng)具有重要的研究?jī)r(jià)值和理論意義。當(dāng)前的研究主要集中在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，以降低系統(tǒng)的最高溫度為主要目的。然而，冷卻系統(tǒng)的體積對(duì)于電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)也很重要，卻很少受到關(guān)注。
02
成果掠影
近期，新疆大學(xué)盧浩老師團(tuán)隊(duì)提出了一種新的電池熱管理系統(tǒng)優(yōu)化策略，該策略綜合考慮系統(tǒng)體積和冷卻性能，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用確定合適的熱管理策略。所提出的方法分為四個(gè)步驟：優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建立計(jì)算代碼、多目標(biāo)優(yōu)化和綜合模擬決策。基于計(jì)算流體力學(xué)（CFD）的數(shù)值模擬用于驗(yàn)證優(yōu)化后系統(tǒng)的冷卻性能。與當(dāng)前三種電池熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，體積最多減少了13.01%。穩(wěn)定發(fā)熱過(guò)程中，最大溫差分別降低了65.79%、40.65%和63.69%，溫度均勻度分別提高了65.87%、34.93%和60.80%。電池組非穩(wěn)態(tài)發(fā)熱情況下，5C放電倍率的時(shí)候，最大溫差下降2.28 K，最大溫差和溫度均勻性分別下降57.11%和49.15%。相關(guān)研究成果以“A flexible optimization study on air-cooled battery thermal management system by considering of system volume and cooling performance”為題發(fā)表于《Journal of Energy Storage》。
展開(kāi) 一文帶你了解汽車動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)的類型、管理方案以及發(fā)展趨勢(shì)（內(nèi)含視頻教程）
動(dòng)力電池的組成通常包括動(dòng)力電池箱、?電池模塊、?冷卻系統(tǒng)、?電池管理系統(tǒng)以及輔助元器件。?根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，?動(dòng)力電池可以進(jìn)一步細(xì)分為磷酸鐵鋰電池、?錳酸鋰電池、?鈦酸鋰電池、?三元鋰電池等體系，?其中電池的續(xù)航能力是評(píng)價(jià)電動(dòng)汽車的重要指標(biāo)之一。
大家應(yīng)該都知道動(dòng)力電池的工作溫度會(huì)對(duì)電池性能產(chǎn)生很大的影響。但是會(huì)產(chǎn)生什么具體的影響呢？
讓我們先看一下下方兩個(gè)曲線圖
左圖的橫坐標(biāo)是電池循環(huán)充放電次數(shù)，縱坐標(biāo)是電池可用容量。可以看出，隨著電池的充放電次數(shù)的增加，電池的可用容量是減少的，但是溫度越高，電池的可用容量衰減越快。
右圖的橫坐標(biāo)是電池工作溫度，縱坐標(biāo)是電池放電功率，可以看出從-40℃到0℃的溫度區(qū)間內(nèi)電池的放電功率急速上升，0℃到40℃電池的放電功率趨于平穩(wěn)。而超過(guò)45℃時(shí)，電池包的放電功率會(huì)有一個(gè)極速下降。
由此可見(jiàn)，電池的工作需要一個(gè)適宜的溫度。這也就是電池熱管理系統(tǒng)存在的意義。
下方三張圖片是不同的電池熱管理系統(tǒng)展示圖例
電池熱管理風(fēng)冷系統(tǒng)
電池熱管理液冷系統(tǒng)
電池熱管理直冷系統(tǒng)
電動(dòng)汽車目前在汽車市場(chǎng)上非常常見(jiàn)，該行業(yè)正在迅速發(fā)展，現(xiàn)在高性能的動(dòng)力電池系統(tǒng)成為推動(dòng)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。但是伴隨著能量密度提高和放電深度增加，電池熱管理問(wèn)題逐漸凸顯。良好的熱管理方案能夠提高電池的壽命，保障電池性能，延長(zhǎng)電動(dòng)汽車的行駛里程。
動(dòng)力電池熱管理方案概述
內(nèi)置熱源型
內(nèi)置熱源型熱管理方案是通過(guò)在電池內(nèi)部集成加熱器或冷卻器，直接對(duì)電池進(jìn)行加熱或冷卻。該方案能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制，但對(duì)電池結(jié)構(gòu)改動(dòng)較大，且成本較高。
外置熱源型
外置熱源型熱管理方案通過(guò)在電池箱外部設(shè)置加熱器或冷卻器，采用空氣或液體進(jìn)行熱交換，再對(duì)電池進(jìn)行加熱或冷卻。該方案具有成本低、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，但可能會(huì)影響電池的穩(wěn)定性。
展開(kāi) Flowmaster_V7簡(jiǎn)介及汽車熱管理系統(tǒng)和空氣側(cè)系統(tǒng)解決方案
Flowmaster是當(dāng)今全球最為著名的熱流體系統(tǒng)仿真分析平臺(tái)，以其高效的計(jì)算效率，精確的求解能力、便捷快速的建模方式及面向能源核電行業(yè)的專業(yè)性而被許多全球著名的能源領(lǐng)域用戶所采用。Flowmaster是英國(guó)FML公司的產(chǎn)品,開(kāi)發(fā)FLOWMSTER的想法來(lái)自英國(guó)流體力學(xué)研究協(xié)會(huì)的一個(gè)關(guān)于能源核電的研究項(xiàng)目，此協(xié)會(huì)在全世界的流體系統(tǒng)研究領(lǐng)域享有很高的聲譽(yù)。目前該公司不但提供領(lǐng)先的一維流體系統(tǒng)仿真軟件Flowmaster，同時(shí)也向客戶提供技術(shù)咨詢，技術(shù)合作等服務(wù)。到目前為止，已有1000多家公司購(gòu)買(mǎi)了Flowmaster，共2000多個(gè)使用許可，用戶遍布世界上40個(gè)國(guó)家和地區(qū)。 Flowmaster已經(jīng)通過(guò)了ISO9001認(rèn)證。 Flowmaster的最新版本V7，秉承了舊版本的一貫特點(diǎn)，同時(shí)強(qiáng)調(diào)多用戶環(huán)境下的協(xié)同性及平臺(tái)的開(kāi)放性，非常適合企業(yè)級(jí)的多用戶仿真分析平臺(tái)的構(gòu)建，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在
Flowmaster_V7簡(jiǎn)介及汽車熱管理系統(tǒng)和空氣側(cè)系統(tǒng)解決方案.doc
展開(kāi) 一種間歇放熱相變材料，可用于地板輻射采暖系統(tǒng)的熱管理
圖4是將水合鹽凝膠應(yīng)用于地板輻射采暖系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了四種間歇放熱。結(jié)果表明，水合鹽凝膠在地板輻射采暖系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
圖 4 a)地板輻射采暖系統(tǒng)試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀)地板下輻射采暖系統(tǒng)配置：1)裝飾層(木地板)；
2）相變材料管道（水合鹽凝膠的三條平行管道），3）硅橡膠加熱片，4）保溫層（玻璃纖維保溫板），5)混凝土板。地板輻射采暖系統(tǒng)中3條并聯(lián)相變材料管線可實(shí)現(xiàn)4種不同的間歇放熱順序：一次放出全部熱量（c1）；連續(xù)放出間歇熱（間歇熱放出三次）（d1）；間歇放熱兩次(e1, f1)。不同顏色的管道代表不同的放熱時(shí)間，放熱過(guò)程的順序由顏色表示（顏色較淺表示在顏色較深之前放熱）。間歇性放熱是通過(guò)用浸水剪刀切割黑色部分（稱為閥門(mén)）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。c2, d2, e2, f2)四個(gè)序列對(duì)應(yīng)的模型溫度曲線。
END
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展開(kāi) 基于鋰電池冷空氣通道的相變材料被動(dòng)電池熱管理系統(tǒng)的熱性能增強(qiáng)
電池熱管理系統(tǒng)分為有源 TMS、無(wú)源 TMS 和混合 TMS。被動(dòng)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(dòng)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(duì)這些 TMS 的大膽挑戰(zhàn)。在混合動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)中，結(jié)合了主動(dòng)和被動(dòng)TMS的優(yōu)點(diǎn)，并試圖盡可能地由另一方的角色來(lái)彌補(bǔ)缺點(diǎn)，然而，當(dāng)前對(duì)這種電池熱管理系統(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(tuán)隊(duì)研究出一種混合動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)（BTMS），基于相變材料的主動(dòng)熱管理系統(tǒng)（TMS）和被動(dòng)TMS的組合(PCM) 將電池溫度保持在合適的范圍內(nèi)，同時(shí)與被動(dòng) TMS 相比具有更好的冷卻效果，并且使用比主動(dòng) TMS 更少的能量。在整個(gè)研究中，該團(tuán)隊(duì)對(duì)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(gè)案例進(jìn)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(duì)于熱管理考慮來(lái)說(shuō)足夠平穩(wěn)。電池的最高溫度從未超過(guò) 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(qiáng)大流或通過(guò) PCM 體積的冷卻管道越長(zhǎng)，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(guò) 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。另一方面，可以得出結(jié)論，入口氣流越強(qiáng)大或通過(guò) PCM 體積的冷卻管道長(zhǎng)度越長(zhǎng)，觀察到的最大溫度梯度就越大。
展開(kāi) 汽車熱管理系統(tǒng)構(gòu)成和介紹
汽車熱管理系統(tǒng)是汽車上用于調(diào)節(jié)座艙環(huán)境和零部件工作環(huán)境的零部件的總稱。熱管理系統(tǒng)的作用主要是通過(guò)溫度控制實(shí)現(xiàn)燃油經(jīng)濟(jì)性、安全性和舒適性。
燃油車、混合動(dòng)力汽車、新能源汽車的熱管理系統(tǒng)的技術(shù)方案區(qū)別明顯，了解這些區(qū)別以及分析這些方案之間的關(guān)系，發(fā)展演變，才能準(zhǔn)確預(yù)判熱管理系統(tǒng)及零部件未來(lái)的市場(chǎng)規(guī)模和關(guān)鍵技術(shù)。
1.1 燃油車熱管理系統(tǒng)構(gòu)成 燃油車的熱管理系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻子系統(tǒng)、變速箱冷卻子系統(tǒng)、進(jìn)排氣熱管理系統(tǒng)和空調(diào)子系統(tǒng)組成。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻子系統(tǒng)一般由散熱器、冷卻風(fēng)扇、節(jié)溫器、水泵、膨脹水箱（或儲(chǔ)液罐）、冷卻液管路、氣缸體和氣缸蓋中的水套及其他附屬裝置等組成。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻子系統(tǒng)依靠冷卻液在大、小循環(huán)中的流動(dòng)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻和預(yù)熱。
變速箱冷卻子系統(tǒng)主要由油冷器、管道和閥體組成。變速箱冷卻主要借助油冷器吸收潤(rùn)滑油的熱量并與環(huán)境空氣或散熱器冷卻劑進(jìn)行熱交換。
燃油車空調(diào)子系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥、貯液干燥器、管道、冷凝風(fēng)扇、真空電磁閥、怠速器和控制系統(tǒng)等組成。空調(diào)系統(tǒng)通過(guò)冷媒實(shí)現(xiàn)制冷、利用發(fā)動(dòng)機(jī)熱量實(shí)現(xiàn)供暖功能。
1.2 混合動(dòng)力汽車熱管理系統(tǒng)構(gòu)成 混合動(dòng)力汽車的熱管理系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)電控冷卻子系統(tǒng)、變速箱冷卻子系統(tǒng)、電池冷卻子系統(tǒng)和空調(diào)子系統(tǒng)組成。混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力電池容量較小，發(fā)熱量不大，因此混合動(dòng)力汽車的電池冷卻方式多采用風(fēng)冷方式，風(fēng)冷系統(tǒng)主要由冷卻風(fēng)道、風(fēng)機(jī)、電阻絲組成。
混合動(dòng)力汽車的主要熱管理需求來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)和電機(jī)控制器，這些零部件的冷卻主要采用液冷方案，根據(jù)搭載車型的結(jié)構(gòu)組成一個(gè)或多個(gè)冷卻回路。
1.3 新能源車熱管理系統(tǒng)構(gòu)成 新能源車的熱管理系統(tǒng)主要由電機(jī)電控冷卻系統(tǒng)、電池冷卻系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)組成。新能源汽車的電機(jī)電控冷卻子系統(tǒng)主要采用液冷方式。
展開(kāi) 
用于井下電子設(shè)備的混合熱管理系統(tǒng)
來(lái)源 | Journal of Energy Storage
01
背景介紹
測(cè)井工具用于探測(cè)極端熱環(huán)境下地下石油資源的分布。當(dāng)測(cè)井儀在深度超過(guò)5 km的井中作業(yè)時(shí)，環(huán)境溫度可能超過(guò)200℃。對(duì)于特定儀器，測(cè)井儀內(nèi)部的井下電子設(shè)備的溫度在工作期間需要限制在 100 °C 以下。如果沒(méi)有熱保護(hù)，由于高溫環(huán)境和自生熱量的雙重影響，電子設(shè)備的溫度將很快超過(guò)溫度極限。因此，對(duì)普通電子設(shè)備實(shí)施有效的熱管理以確保其安全穩(wěn)定運(yùn)行變得非常重要。
02
成果掠影
近期，華中科技大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院羅小兵教授團(tuán)隊(duì)提出了一種使用液體冷卻和相變材料（PCM）用于井下電子設(shè)備的混合熱管理系統(tǒng)，以延長(zhǎng)工作時(shí)間。在該系統(tǒng)中，PCM和冷板內(nèi)部分別布置螺旋管和S形管以加強(qiáng)熱交換。為了研究該系統(tǒng)的性能，研究團(tuán)隊(duì)使用有限元方法進(jìn)行瞬態(tài)流動(dòng)和傳熱模擬。結(jié)果表明，歸因于液體冷卻的引入，混合熱管理系統(tǒng)將電子設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間從 230 分鐘增加到 450 分鐘。電子器件和 PCM 之間的最大溫差從 30 °C 降至 2 °C。此外，該研究還探討了流量、螺旋管間距、加熱功率和環(huán)境溫度對(duì)溫度控制性能的影響，為測(cè)井儀器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了指導(dǎo)，對(duì)于縮短測(cè)井儀器的研發(fā)周期具有重要意義。相關(guān)研究成果以“A hybrid thermal management system combining liquid cooling and phase change material for downhole electronics”為題發(fā)表于《Journal of Energy Storage》。
展開(kāi) 動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)性能試驗(yàn)方法
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)性能的試驗(yàn)方法。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于乘用車用動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)，商用車用動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)可以參考。
2 規(guī)范性引用文件
下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。
GB/T 2900.41-2008 電工術(shù)語(yǔ) 原電池和蓄電池
GB/T 19596-2017 電動(dòng)汽車術(shù)語(yǔ)（ISO8713:2002,NEQ）
GB/T 31467.2電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng) 第2部分：高能量應(yīng)用測(cè)試規(guī)程
QC/T 468-2010 汽車散熱器
GB/T 18386-2017 電動(dòng)汽車 能量消耗率和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法
GB 18352.6-2016 輕型汽車污染物排放限制及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）
3 術(shù)語(yǔ)和定義
GB/T 2900.41-2008、GB/T 19596-2017中界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。
3.1 動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng) battery thermal managementsystem
綜合運(yùn)用各種技術(shù)手段，具備動(dòng)力電池冷卻、加熱、保溫和均溫等功能，保證動(dòng)力電池在不同環(huán)境下正常工作的系統(tǒng)。同時(shí)，該系統(tǒng)可以在動(dòng)力電池發(fā)生熱失控時(shí)提供報(bào)警信號(hào)，具備安全防護(hù)功能。通常，動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)包括主動(dòng)式熱管理系統(tǒng)和被動(dòng)式熱管理系統(tǒng)兩種。
3.2 被動(dòng)式熱管理系統(tǒng) passive thermal management systems
基于熱傳導(dǎo)、熱輻射、熱對(duì)流等熱量傳輸原理，只依靠冷卻或加熱流體因?yàn)闇囟纫蛩鼐徛鲃?dòng)自然完成熱量輸入輸出交換的熱管理系統(tǒng)。該類系統(tǒng)通常適用于單體產(chǎn)熱量小于5W的電池。
展開(kāi) 動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)性能試驗(yàn)方法
1 范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)性能的試驗(yàn)方法。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于乘用車用動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)，商用車用動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)可以參考。
2 規(guī)范性引用文件
下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。
GB/T 2900.41-2008 電工術(shù)語(yǔ) 原電池和蓄電池
GB/T 19596-2017 電動(dòng)汽車術(shù)語(yǔ)（ISO 8713:2002,NEQ）
GB/T 31467.2電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng) 第2部分：高能量應(yīng)用測(cè)試規(guī)程
QC/T 468-2010 汽車散熱器
GB/T 18386-2017 電動(dòng)汽車 能量消耗率和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法
GB 18352.6-2016 輕型汽車污染物排放限制及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）
3 術(shù)語(yǔ)和定義
GB/T 2900.41-2008、GB/T 19596-2017中界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。
3.1 動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng) battery thermal management system
綜合運(yùn)用各種技術(shù)手段，具備動(dòng)力電池冷卻、加熱、保溫和均溫等功能，保證動(dòng)力電池在不同環(huán)境下正常工作的系統(tǒng)。同時(shí)，該系統(tǒng)可以在動(dòng)力電池發(fā)生熱失控時(shí)提供報(bào)警信號(hào)，具備安全防護(hù)功能。通常，動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)包括主動(dòng)式熱管理系統(tǒng)和被動(dòng)式熱管理系統(tǒng)兩種。
3.2 被動(dòng)式熱管理系統(tǒng) passive thermal management systems
基于熱傳導(dǎo)、熱輻射、熱對(duì)流等熱量傳輸原理，只依靠冷卻或加熱流體因?yàn)闇囟纫蛩鼐徛鲃?dòng)自然完成熱量輸入輸出交換的熱管理系統(tǒng)。該類系統(tǒng)通常適用于單體產(chǎn)熱量小于5W的電池。
展開(kāi) 一種新能源汽車熱管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
與傳統(tǒng)燃油車相比，電動(dòng)汽車除了需要滿足空調(diào)熱管理和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的熱管理需求之外，對(duì)電池包也需要進(jìn)行嚴(yán)格的熱管理控制。電池包作為電動(dòng)汽車上裝載電池組的主要儲(chǔ)能裝置，是混動(dòng)/電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件，其性能直接影響混動(dòng)/電動(dòng)汽車的性能。目前電池普遍存在比能量和比功率低、循環(huán)壽命短、使用性能受溫度影響大等缺點(diǎn)。基于以上問(wèn)題，文章提出一種熱管理系統(tǒng)，其可在3 種回路下進(jìn)行切換，以適應(yīng)新能源汽車不同的工況。
1 目前新能源汽車熱管理系統(tǒng)存在的問(wèn)題
由于車內(nèi)空間有限，電池工作中產(chǎn)生的熱量累積，會(huì)造成各處溫度不均勻從而影響電池單體的一致性，進(jìn)而降低電池充放電循環(huán)效率，影響電池的功率和能量發(fā)揮，嚴(yán)重時(shí)還將導(dǎo)致熱失控，影響系統(tǒng)的安全性與可靠性。而低溫下，電池的充電性能和放電功率都會(huì)大幅度降低，嚴(yán)重時(shí)無(wú)法正常進(jìn)行充放電工作。所以為了使電池組發(fā)揮最佳的性能，新能源車必須對(duì)電池進(jìn)行熱管理，將電池包溫度控制在合理的范圍內(nèi)。
目前大部分熱管理系統(tǒng)為開(kāi)環(huán)控制，即沒(méi)有壓力、流量、溫度傳感器對(duì)具體工作狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，無(wú)法有效管理系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制；在汽車運(yùn)行中，由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)和控制器產(chǎn)生的熱量沒(méi)有得到充分利用，不但造成能量浪費(fèi)，而且不利于節(jié)能環(huán)保。
2 熱管理系統(tǒng)方案
2.1 系統(tǒng)組成
文章的新能源汽車熱管理系統(tǒng)包括暖風(fēng)空調(diào)子系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)與電控總成子系統(tǒng)和電池包子系統(tǒng)，如圖1 所示，三者由汽車整車控制器（VCU）進(jìn)行控制。電池包子系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)與電控總成子系統(tǒng)通過(guò)三通水閥1 相連接；電池包子系統(tǒng)、暖風(fēng)空調(diào)子系統(tǒng)通過(guò)三通水閥2 與三通水閥3 相連接。
展開(kāi) 發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
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