電池冷卻板
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
電池冷卻板的視頻教程
關于 ECM 鋰離子電池、單節電池和電池組（帶冷卻和不帶冷卻）的 CFD 仿真
關于 ECM 鋰離子電池、單節電池和電池組（帶冷卻和不帶冷卻）的 CFD 仿真相關說明
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HyperWorks CFD仿真案例：電池包冷卻分析
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理論+實例講解ANSYS熱力學分析基礎（二） ——以水壺和太陽能電池板為例講解熱傳導
例題二、本分析模擬了太陽能電池板在熱輻射作用下的吸熱過程，得到了太陽能電池板的溫度分布和熱流量。 本次分享是熱力學分析系列的第二次分享，歡迎大家關注我，我們一起繼續學習熱力學分析。系列分享最后將講述熱固耦合的進階內容。
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電池冷卻板的實例教程
來源 | electrive.com
德國汽車供應商馬勒發布了一款新型電池冷卻板，并認為這是一次“技術飛躍”。該公司的工程師從大自然中汲取靈感，開發了一種冷卻通道仿生結構，使冷卻劑能夠以不同的方式流動。
馬勒表示，這顯著提高了冷卻板的熱力學性能和結構機械性能，具體來說，其冷卻能力提高了 10%，且壓力損失降低了 20%。這有助于將電池保持在最佳工作溫度范圍內；在鋰電池中，即使在快速充電等極端條件下，電池溫度也不應超過 40 攝氏度。同時，所有電池的溫度分布必須盡可能均勻，這就是流通板的用武之地。
這種新設計可根據需求控制冷卻劑流量，特別是對于電池單元和冷卻劑之間的微小溫差，較慢的流速可以改善傳熱。馬勒表示，其仿生電池冷卻板的工作效率非常高，溫度范圍可以降低 50%，峰值溫度也可以顯著降低。這使得電池效率更高，并且可以更快、更安全地充電，從而延長使用壽命。
馬勒還指出了仿生結構的設計優勢。受珊瑚啟發，工程師們在新的制造工藝中使用更薄的材料，并消耗更少的能量。馬勒全球熱管理開發主管Uli Christian Blessing 博士表示，該種新型電池冷卻板對提升冷卻技術具有出色的效果，并且在結構穩定性方面具有巨大優勢，馬勒將于 2023 年 9 月在慕尼黑 IAA Mobility 上首次展示其新型仿生電池冷卻板。
展開 來源 | Renewable Energy
01
背景介紹
質子交換膜燃料電池（PEMFC）是一種將氫能轉化為電能的直接能源裝置，具有能源效率高、啟動快、無污染排放等優點，因而被廣泛應用于分布式發電、便攜式供電、交通運輸等領域。然而，PEMFC在輸出電能的同時釋放大量廢熱，影響其工作溫度。過高的溫度會導致膜電極組件降解并造成不可逆的損壞，而過低的溫度則不利于反應動力學，影響PEMFC的性能和耐久性。
02
成果掠影
近期，華南理工大學機械與汽車工程學院簡棄非教授團隊提出了一種新穎的被動冷卻方案，將均熱板集成到質子交換膜燃料電池堆中進行熱管理。研究團隊設計并制作了1.32 mm厚的均熱板，并通過使用加熱墊在不同功率下進行測試來驗證其傳熱性能。在確認均熱板能夠滿足散熱要求后，在快速啟動和穩態運行期間對與均熱板耦合的電池堆的輸出特性進行實驗評估。結果表明均熱板在熱通量密度僅為 0.052 W/cm2的情況下有效運行在蒸發部分，同時在 48 W 下保持最大面內溫差 2.6 °C。在電池堆從 0 A 到 40 A 的快速啟動加載過程中，均熱板表現出快速的熱響應和出色的溫度均勻性，防止由于工作溫度不當而導致堆棧性能下降。與一般的風冷電池堆相比，與均熱板結合的電池堆的電壓顯著提高了 21.7%。這些結果系統地證明了均熱板用于風冷質子交換膜燃料電池堆熱管理的可行性。
展開 與空氣冷卻相比，液體冷卻具有比熱容和對流換熱系數大的優勢。液體冷卻系統與電池組進行換熱時，能將電池組的熱量迅速帶出電池包，快速實現散熱需求。HUOYutao [7] 等設計了一種基于直流道液冷板對方形鋰離子電池進行冷卻，研究電池放電過程溫升和溫度分布的影響, 結果表明電池的最高溫度隨通道數量和入口質量流量的增加而降低。袁昊[8] 等比較U 型流道不同出口位置、管徑、間距對電池組散熱性能的影響，研究發現進口與出口同側結構的流動分布均勻。DENG Tao [9]等建立了蛇形通道結構的冷板，分析了冷卻通道數量、通道布局和冷卻劑入口溫度對電池熱管理系統冷卻性能的影響，結果表明5 通道長度方向的通道布局具有最有效的冷卻性能。特斯拉公司的D. Adams [10] 等將扁平管放置在兩排圓柱形電池間對其冷卻，冷卻管內部分為4 個通道，通過冷卻液逆向流動來確保電池間的溫均性。A. Jarrett [11] 對一個冷卻板進行了參數化建模，定義了壓降、平均溫度和溫度均勻性的目標函數，并使用計算流體動力學（computational fluid dynamics，CFD）方法優化了冷板的通道寬度和位置。單目標優化結果表明壓力目標和平均溫度目標是一致的，但是和溫度均勻性目標相悖。A. Jarrett [12] 在單目標優化設計基礎之上，通過添加中間權衡因子和對目標函數引入約束自適應加權和，對冷板進行了多目標優化，為冷板設計提供參考。
本文根據電池組具體幾何形狀及其散熱結構，提出一種并聯非等長直流道的液冷板結構方案，將其熱特性與并聯等長直流道設計方案進行對比，探究液冷板溫度分布、電池組溫度分布、液冷板壓降以及冷卻液流量和冷卻液溫度對電池包散熱性能的規律。
展開 同時，鋰電池由于其諸多優點和較高的生產率而備受關注。鋰電池的主要用途包括電子工業、醫療設備、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展，鋰電池在這些系統中的使用為汽車行業增添了突出的特點，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合的。使用控制體積技術進行數值模擬，用于模擬流動沸騰區域的模型是歐拉-歐拉多相模型。研究結果表明，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，螺旋管內發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。沸騰流體質量通量的增加和入口空氣速度降低了電池組內電池的最高溫度。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”為題發表于《Journal of Energy Storage》。
展開 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省成本。
02
成果掠影
近期，韓國嶺南大學Gyu Sang Choi和Sung Chul Kim老師團隊分析了各種電池熱管理系統(TMS-Bs)冷卻方法及其在可行性、成本和壽命方面的優缺點，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。總體而言，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的結構、工作介質、流道尺寸和液體填充能力，同時更好地理解電池、模塊和包裝如何應對快速充電情況是十分必要的。
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隨著非化石能源開發與儲能技術的跨越式發展，新能源汽車及高密度數據中心對儲能設備的能量密度提出了極高的要求。在充放電循環中，動力電池內部高能量密度的上升往往伴隨巨量熱流的產生。若無法及時耗散熱量，局部熱點的積聚不僅會加速電池老化，在極端工況下更易引發熱失控（Thermal Runaway），導致電池起火乃至爆炸的災難性后果。因此，構建高效、安全的熱管理系統是突破產業瓶頸的核心任務。
傳統的空氣冷卻與間接式液冷存在接觸熱阻大
太陽能電池板將太陽能轉化為電能，并可儲存起來。將多塊太陽能電池板排列成陣列，并隨太陽光線方向改變朝向，有助于最大限度地吸收可用的太陽能。
在仿真案例中，將一個簡單的球體放置在典型的硅材料太陽能電池板上方，指示了穩態下到達板面的熱流密度以及表面的溫度分布。這里不考慮電池板表面的自由對流，僅研究輻射效應。
目標
觀察由于一個發熱物體的輻射作用，太陽能電池板上的熱流密度和溫度分布。
<p>通過多款電池包修正材料參數，對標精度高達85%以上</p><div contenteditable="false" width="100%">
<p><img src="https://img.jishulink.com/static/web/attachment.png" style="display:inline;vertical-align: middle;width: 24px;
在此應用案例中，通過合理設計初始結構并進行進一步優化，我們開發出了一種在可見光和近紅外光譜范圍內均具有優異減反射性能的鍍膜。該鍍膜能有效降低寬范圍入射角的反射，提高光的透射效率，從而提升整體能量轉換效率。
摘要
應用場景
設計結果
可見光及近紅外光
摘要
在此應用案例中，通過合理設計初始結構并進行進一步優化，我們開發出了一種在可見光和近紅外光譜范圍內均具有優異減反射性能的鍍膜。該鍍膜能有效降低寬范圍入射角的反射，提高光的透射效率，從而提升整體能量轉換效率。
應用場景
可見光及近紅外光（400–1100 nm）約占太陽能總能量光譜的
因為高溫會使電池的循環壽命明顯降低，同時在高倍率充電時也不安全。目前市面上的新能源車電池，主要有4種電池冷卻方式，分別是自然冷卻、風冷和液冷、直冷這四種。
汽車電池熱管理冷卻方式介紹
自然冷卻
自然冷卻是最基礎和最簡單的冷卻方式，?是依賴環境溫度進行散熱的被動方式，?利用空氣的自然對流來散熱，不需要額外的能源輸入。
?這種方式優點是成本低、?無能耗且不需要額外空間，?缺點是散熱效率較低，?
目前，新能源汽車主要采用“液體冷卻”
的方式來控制電池包的溫度，常見的方式有兩種：
（1）將電池單體或模塊沉浸在絕緣液體（如礦物油）中；
（2）在電池模塊間設置冷卻通道，或在電池底部采用冷卻板。
來源 | XING Mobility官網
近日，先進電動汽車電池系統的領先供應商XING Mobility憑借其下一代浸沒式冷卻技術在CES 2024上掀起波瀾。XING Mobility由特斯拉和松下的資深人士創立，自2015年以來一直處于這種改變游戲規則的電池熱管理方法的最前沿。
浸沒式冷卻是一種改變游戲規則的電池熱管理方法。XING不依賴傳統的空氣或液體冷卻系統
隨著全球工業化進程的不斷加快，能源與環境危機成為一個亟待解決的問題。太陽能作為一種清潔可再生的能源，現已被廣泛應用于各領域。其中太陽能電池板作為太陽能轉換為電能的核心載體是其中的重點研究對象。
太陽能電池板的質量是影響太陽能電池發電效率的主要因素,由于光伏電池在生產過程中，因生產工藝不足或其他因素會產生一些次品。市場對電池晶片質量的要求不斷提高，提高質檢水平就顯得尤為重要
要實現電池的加熱/冷卻，需使冷媒流入貼在電池底部的冷卻板中（圖5）。
圖4 海豹的冷媒回路
10根管子從Nonavalve伸出來。分別是連接壓縮機、車外冷凝器、HVAC內的冷凝器和蒸發器、電池等5個組件的往返管道。不過，與電池相連的管道隱藏在Nonavalve的下方。冷媒是R-134a。（攝影:加藤康）
圖5 貼在電池底部的冷卻板
自下往上看正在拆解的海豹的樣子。
