电动汽车锂电池冷却
锂离子动力电池组的直接接触液体冷却方法研究
锂离子动力电池组的直接接触液体冷却方法研究罗玉涛;罗卜尔思;郎春艳【摘要】为一容量为37A·h的电动汽车用锂离子电池,提出了以变压器油为冷却介质的直接接触液体冷却方法,建立了散热结构的热模型.通过仿真和试验分析了4C(148A)倍率下放电的散热效果.仿真结果表明,3进1出的流道结构散热效果良好,在极限工况下可将电池组的最高温度和最大温差分别控制在34.2和3.3℃.液冷试验结果验证了该方案的散热效果满足设计要求,但现有试验条件下冷却液温度不可控的问题有待解决.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2016(038)007【总页数】6页(P909-914)【关键词】电动汽车;锂离子电池组;直接接触液体冷却;散热【作者】罗玉涛;罗卜尔思;郎春艳【作者单位】华南理工大学机械与汽车工程学院,广州510640;华南理工大学机械与汽车工程学院,广州510640;华南理工大学机械与汽车工程学院,广州510640【正文语种】中文作为主要储能元件的动力电池是电动汽车的重要组成部分。
目前，锂离子电池凭借其比能量大、循环寿命长、能量转换率高、自放电率低和无记忆效应等优势[1]已在车用电池领域占据了绝大多数市场份额[2]。
但锂离子电池在工作过程中随着内阻生热和极化反应的累积会产生大量的热，温度的急剧升高和单体间温差的增大将影响电池的性能和寿命，甚至发生热失控造成严重安全事故。
在50℃的温度环境中，电池循环测试中的容量将降低25%,高温会使动力电池的老化问题进一步凸显[3]；在高温、过充放电等情况下沉积在电极颗粒表面的金属锂与有机电解液反应会造成起火或爆炸[4]；电池的温度不均匀会导致局部过充过放现象，这种不均匀性会不断累积，最终使电池充放电效率大大降低[5]。
因此，电池的散热很有必要，而这又包括两个方面：控制电池最高温度和电池单体间温度均匀性。
目前，针对车用电池的散热方法和散热结构层出不穷。
大部分的研究和应用都采用风冷[6-9]的冷却方式。
电动汽车锂离子动力电池冷却方案的对比研究
电动汽车锂离子动力电池冷却方案的对比研究彭影;黄瑞;俞小莉;许建青【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2015(032)004【摘要】针对电动汽车磷酸铁锂离子电池(LiFePO4)在高温环境下寿命缩短、安全性降低的问题,为了保证其合适的工作温度范围,开展了动力电池组冷却方案的对比研究.运用Fluent软件建立了电池组-空气的三维流固耦合模型,计算了电池组在典型放电状态下的温度场分布,同时采取并行通风形式,以电池组内最高温度和最大温差值为指标,分析对比了不同温度、不同流量条件下,环境风强制对流冷却、空调风强制对流冷却及导热油强制对流冷却3种方案对各典型放电状态下电池组的冷却能力.研究结果表明,对工作中的电池组采取强制对流冷却措施是必要的,在较高的环境温度下,高流速的环境风冷却或较低温度的低速空调风冷却能够满足电池组冷却需求;导热油强制冷却能够以较低的流动速度显著降低各个倍率条件下工作的电池组最高温度及最大温差,是一种有效的冷却方案.【总页数】7页(P537-543)【作者】彭影;黄瑞;俞小莉;许建青【作者单位】浙江大学动力机械及车辆工程研究所,浙江杭州310027;浙江大学动力机械及车辆工程研究所,浙江杭州310027;浙江大学动力机械及车辆工程研究所,浙江杭州310027;浙江大学动力机械及车辆工程研究所,浙江杭州310027【正文语种】中文【中图分类】U469.722;TM912;TK02【相关文献】1.基于CFD的电动汽车驱动电机冷却流道对比研究 [J], 沈超;余鹏;杨建中;张东伟;魏新利2.国内外典型纯电动汽车冷却系统方案解析 [J], 徐俊芳;聂彦鑫;刘双喜3.电动汽车用镍氢电池的水冷却设计方案 [J], 石运才;吕彩琴;张鹏程;李博4.汽车锂离子动力电池冷却方案的对比研究 [J], 李晓龙; 佟向旭5.电动汽车用电机冷却方案研究 [J], 马骥;李达因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
锂电工作温度
锂电池的工作温度范围是一个重要的参数，它会影响电池的性能、寿命和安全性。
一般来说，锂电池的工作温度范围取决于其类型和用途。
以下是一些常见类型的锂电池以及它们的工作温度范围：
1.锂离子电池（Li-ion Battery）：锂离子电池是最常见的移动设备和电动汽车中使用的电池类型。
它们的工作温度范围通常在-20°C 至60°C 之间。
在高温环境下，可能会影响电池的寿命，因此需要采取适当的冷却措施。
在极端温度下，锂离子电池可能会失去容量，甚至出现安全隐患。
2.锂聚合物电池（LiPo Battery）：锂聚合物电池在移动设备和遥控模型等领域广泛使用。
它们的工作温度范围与锂离子电池类似，通常在-20°C 至60°C 之间。
与锂离子电池相比，锂聚合物电池更容易受到过度充电、过度放电和高温环境的影响。
3.锂铁电池（LiFePO4 Battery）：锂铁电池由于其较高的热稳定性，在工作温度范围上有所不同，通常在-20°C 至75°C 之间。
它们在高温环境下的性能表现较好，但需要注意在低温下可能会有一些性能损失。
锂电池在过低或过高的温度下都可能会受到不良影响，从而影响电池的性能和寿命。
同时，锂电池在充电和放电过程中会产生一些热量，因此在设计和使用中需要考虑良好的散热和温度控制机制，以保证电池的安全性和稳定性。
锂离子动力电池冷却技术分析与启示
锂离子动力电池冷却技术分析与启示摘要：在社会经济发展的背景下，生活质量急剧提高，新能源汽车作为一种旅游工具也备受关注和青睐，同时也给我国新能源汽车产业的发展和发展带来了机遇，但往往导致电池过热。
电池冷却技术是一种电池过热问题的解决方案，它有助于分配和控制电池的热量，从而延长了电池寿命，本文从汽车的能量发展分析中提出了空气冷却电池技术、液体冷却电池技术、热管冷却电池技术、可变材料电池技术、热冷却技术、热冷却技术等。
提供未来发展的基础。
关键词：锂离子；动力电池；冷却技术引言锂电池已成为目前最主要的二次电池，因其具有使用寿命长、比能量高、对环境友好等优点，已成为了电动汽车、船舶电力推进以及便携式设备的重要核心。
但在其充放电过程中，由于材料内阻电化学反应产生大量热量，导致电池温度升高，会进一步加快热量生成，从而导致电池热失控。
电池热失控会出现电解液分解，电池表现会出胀气、变形、泄露、燃烧、爆炸等后果，也是锂电池安全性不能保障的最主要原因。
另外，过高的温度会加速锂离子电池的老化，影响电池的使用寿命。
但大量锂离子电池成组使用时，结构紧凑，电池产热大，更容易积累大量热量，锂离子电池作为新能源汽车的重要组成部分，其工作时的稳定性和安全性直接影响到新能源汽车的使用性能。
因而，锂离子电池组冷却技术是保障锂离子电池成组后性能发挥与安全的关键技术。
常见的锂离子电池组冷却技术以风冷、液冷为主。
1风冷技术风冷系统结构简单，重量轻，所以广泛地应用于电池的热管理系统。
目前国内汽车厂商广泛采用风冷式散热，风冷是以低温空气为介质，利用空气和电池模组间的热对流，降低电池温度的一种散热方式。
该散热方式虽然散热效率较液冷散热差，但结构相对简单、维护方便、研发成本较低，广泛应用于市场上的新能源车型。
风冷按照通风方式可分为串行式风冷散热和并行式风冷散热。
大部分电动车厂家电池组风冷方案均采用并行冷却方案。
但由于气固对流换热系数低，风冷技术冷却效率难以大幅提高，受制约较严重。
动力锂电池热管理的液冷技术
动力锂电池热管理的液冷技术
动力锂电池热管理的液冷技术
动力锂电池热管理液冷技术是一种有效的解决方案，可以解决锂电池在高温环境下发生的过热问题。
本文将逐步介绍液冷技术的步骤。
第一步是选择合适的冷却介质。
液冷技术使用流体作为冷却介质，可以有效地吸收电池释放的热量。
常见的冷却介质包括热传导性能好的液体，如水和乙二醇溶液。
第二步是设计冷却系统。
冷却系统由冷却介质循环流动的管道和散热器组成。
管道可以将冷却介质引入电池组内部，通过吸收热量后带走电池的热量。
散热器则可以将冷却介质中的热量散发到外部环境中。
第三步是安装温度传感器。
温度传感器可以监测电池组的温度变化，实时反馈给冷却系统。
这样，冷却系统可以根据实际情况调整冷却介质的流量和温度，以达到最佳的冷却效果。
第四步是控制系统的设计。
控制系统通过与温度传感器的信息交互，可自动调整冷却系统的运行状态。
当电池组温度上升时，控制系统会增加冷却介质的流量和降低温度，以保持电池组的温度在合适的范围内。
第五步是测试和优化。
在实际应用中，需要进行大量的测试和优化，以确保液冷技术的效果和稳定性。
可以通过模拟高温环境和真实的工作负载来测试冷却系统的性能。
根据测试结果进行优化，如调整冷却介质的流量和温度等参数，以获得最佳的冷却效果。
综上所述，动力锂电池热管理液冷技术的步骤包括选择冷却介质、设计冷却系统、安装温度传感器、设计控制系统以及进行测试和优化。
这些步骤的完成可以确保锂电池在高温环境下保持适宜的工作温度，提高电池的寿命和安全性能。
电动汽车锂电池热管理要求
电动汽车锂电池热管理要求
电动汽车锂电池热管理是非常重要的，因为锂电池的性能和寿命都受温度影响很大。
以下是关于电动汽车锂电池热管理的一些要求：
1. 温度控制，锂电池的工作温度通常在0°C至45°C之间，超出这个范围会影响电池的性能和寿命。
因此，电动汽车锂电池热管理系统需要能够控制电池的工作温度，确保在合适的温度范围内工作。
2. 散热设计，电动汽车锂电池热管理系统需要设计良好的散热结构，以便在高温环境下有效地散热，防止电池过热。
这可能包括利用散热片、风扇、冷却液等方式来降低电池温度。
3. 低温保护，在寒冷环境下，锂电池的性能会受到影响，甚至可能会损坏。
因此，电动汽车锂电池热管理系统需要采取措施来保护电池不受低温影响，比如加热系统来提高电池温度。
4. 温度监控，热管理系统需要配备温度传感器，实时监测电池的温度，以便及时调节热管理系统的工作，保持电池在安全的温度
范围内。
5. 耐久性考虑，热管理系统需要具有足够的耐久性，能够长时间稳定地工作，不仅要考虑短期内的性能表现，还要考虑长期的使用情况。
总的来说，电动汽车锂电池热管理系统需要能够在各种环境条件下有效地控制电池的温度，保证电池的安全、稳定和长期可靠的工作。
这需要综合考虑设计、材料、工艺等多个方面的因素，以确保热管理系统的性能和可靠性。
动力电池浸没式冷却技术
动力电池浸没式冷却技术动力电池作为电动汽车的重要组成部分，其性能和安全性一直备受关注。
为了保证动力电池的正常工作和延长其使用寿命，冷却技术也变得越来越重要。
其中，浸没式冷却技术被广泛应用于动力电池系统中，以提高电池的冷却效果和热管理能力。
浸没式冷却技术是指将动力电池组完全或部分地浸没在冷却介质中，通过冷却介质的循环流动来实现对动力电池的冷却。
这种技术的优势在于能够实现全面、均匀的冷却效果，有效地降低动力电池的温度，并提高电池的循环寿命和安全性能。
浸没式冷却技术能够实现全面的冷却效果。
相比于传统的风冷或液冷技术，浸没式冷却技术可以将动力电池组完全或部分地浸没在冷却介质中，使冷却介质能够充分接触到电池的每一个部分，实现全面的冷却效果。
这种全面冷却的方式能够有效地降低电池内部的温度，减少因高温引起的电池老化和性能下降，从而延长电池的使用寿命。
浸没式冷却技术能够实现均匀的冷却效果。
由于冷却介质能够充分接触到电池的每一个部分，所以可以实现对电池的均匀冷却。
相比于其他冷却技术，浸没式冷却技术可以有效地避免电池因为局部冷却不足而引起的温差过大的问题，从而减少电池的热失控风险，提高电池的安全性能。
浸没式冷却技术还具有热管理能力强的优点。
通过冷却介质的循环流动，可以及时带走电池产生的热量，保持电池的温度在合理范围内。
这种热管理能力强的特点可以有效地减少电池的温度升高，降低电池的功率衰减，提高电池的充放电效率，进而提高整个动力电池系统的工作效率。
然而，浸没式冷却技术也存在一些挑战和问题。
首先是冷却介质的选择和循环系统的设计。
冷却介质需要具备较高的导热性能和稳定的化学性质，以确保冷却效果和系统的可靠性。
同时，循环系统的设计需要考虑冷却介质的流动速度、流量和冷却介质与电池材料之间的接触面积等因素，以实现最佳的冷却效果。
浸没式冷却技术还需要解决电池的密封性和安全性问题。
由于电池组是完全或部分浸没在冷却介质中，所以需要确保电池的密封性能以防止冷却介质泄漏和电池内部受潮。
新能源汽车电池冷却系统设计与优化
新能源汽车电池冷却系统设计与优化随着环保事业的兴起和汽车行业的不断发展，新能源汽车已经成为了汽车产业的热点之一，其中电动汽车更是吸引了众多的关注。
在电动汽车中，电池是最核心的零件之一，而电池的冷却系统又是电池保持优良性能的关键所在。
本文将从新能源汽车电池冷却系统的角度，探讨电池冷却系统的设计与优化。
1. 电池冷却系统的重要性电动汽车主要依靠电池来储存电能，提供动力。
在电池工作时，会产生大量的热量，一旦电池温度过高，不仅会降低电池寿命，甚至会引起火灾等严重事故。
因此，电池冷却系统被认为是电动汽车的核心保障。
2. 电池冷却系统的原理电池冷却系统主要有两种工作原理，一种是空气冷却，另一种是液体冷却。
空气冷却方式通常是通过车体内部气流将电池产生的热量带走，而液体冷却方式则是通过散热器将液体循环进入电池内部，达到冷却效果。
在新能源汽车中，由于电池所产生的热量巨大，通常采用液体冷却的方式进行散热。
3. 电池冷却系统的设计要点首先，为了确保电池散热效果最优，冷却系统设计的散热器必须要在电池指定温度下保证散热的最大功率。
其次，电池冷却系统的设计要充分考虑到电池的体积和外形，使得冷却系统可以精确地贴合电池的外形，避免产生电池中心温度不均和温度过高的情况。
最后，冷却系统的结构必须要实现压力平衡以避免冷却液泄漏，同时也需要具备结构可靠、易于维护等特点。
4. 电池冷却系统的优化建议为了优化电池冷却系统的设计，可以从以下几个方面入手：首先，合理选择冷却流体，以匹配电动汽车内部环境的温度范围。
其次，优化散热器的设计，减少电池内部温度的不均匀情况。
第三，通过加入热量传递器件，提高液体循环速度，进一步提高散热效率。
另外，合理地增加冷却系统的管路长度以及降低管路的压力损失，可以进一步提高冷却系统的效率。
5. 总结综上所述，电池冷却系统设计与优化是新能源汽车电池的核心保障，其设计有许多关键点。
只有合理地设计出电池冷却系统并不断优化，才能保持电池的最佳性能，达到电池寿命最大化和安全性能的最佳效果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电动车锂电池液体冷却方法推荐 (2)
2010-11-4 11:23:41 来源：
我个人的观点来看，对电动车来说，关于电池组的热管理最为靠谱的方法是类似于以下的方法。
从可靠性的角度，我将评估一下tesla的18650圆柱形电池的制造可靠性，和其内部连接的熔丝的可靠性。
Tesla的电池组从本质上来看，不具备低成本的可能。
这是因为本身18650电池造价较低，但是为了保证小电池之间的串并级联，要付出很多的安全性的考虑。
那么多熔丝的连接对于大规模生产来说可能充满很大的难度。
Toyota在新能源车上具有很强的实力，但它的电动车计划遭受严重的挫折以后，对大容量电池这块的尝试却是很少的。
本质上它的插入式 prius更偏向于混合动力车多一些。
总结一下这么做的几个特点：
1.电池包可以做到非常紧凑，中间几乎没有空隙。
2.抗震和抗冲击性比较好，可以在电池CELL之间添加冲击吸收缓冲材料。
3.把散热的过程转换为加热过程，使得锂电池在低温下的运行保证了可能。
4.保证了电池CELL的散热的均匀性。
5.成本相对较高，主要是在高压泵和聚合物电池的价格上，两者都有很大的降价空间。
6.安全性，聚合物电池本身的安全性易于管理。
在SAE的这篇论文中，作者提到了模块冷却的仿真方法 Integrated Simulation Process for the Thermal Management of LiIon Batteries in Automotive Applications
总体而言，这篇文章有些偏于理论化，整个设计也存在一些问题。
在SAE的这篇论文中，较为详细的介绍了聚合物电池的发热评估Thermal Characterization & Management of PHEV Battery Packs(Compact Power, Inc)。
关于散热片的内部流道的结构设计也会对水流的分布和散热(加热)的效率产生一定的影响，这直接影响到CELL(这个CELL一般是好几个电池并联的大cell)的各个部分之间温度的不均匀。
Delphi关于上半部分所述的方案(电动车锂电池液体冷却方法推荐(上))是有专利的，不知道是否意味着这样的结构不能被使用了(如图1所示)：
由于液体冷却只是把热量从电池组内部搬移出来，因此需要解决更多的问题，GM目前关于这块最为完善的，有兴趣可以参见VOLT的一些散热方面的图。
武晔卿老师写了两篇导论性的文章：
《电子产品热设计》
《电子设备热设计(续)》
这里想提的一点是，在将工业系统移植入汽车中的过程中的时候，整个电子类产品的热设计(包括电机、电机控制器、DC/DC高压转换和充电器，最为特殊的是电池组)这些部件的散热要求通通需要严格考虑。
如同以前曾经总结过的那样，在大热天的情况下，汽车不仅要承受地面高至40度以上的环境温度，还要把乘客舱的热量散出去，在底盘上的这些设备面临着系统性的热管理的风险。
图1
我有时候始终无法理解，目前的中国直流充电标准对电动车大巴电池组将会带来多大的伤害，其次无法理解32A的特殊车载的充电器，按照中国的电压，应该是6.6KW，竟然有厂家做出来不是液体冷却的充电器来了；残酷的事实是，为了符合大部分地区和较为苛刻的要求，韩国，日本和美国的供应商在2.2KW以上的充电器等级的时候，都采取液体冷却。
这固然和车的系统有关，国内的技术太超前了。
整个散热系统有着较为系统性的控制要求，特别是对电池来说，需要像保温设备一样，拥有不同的散热控制算法，来保证电池组在合适的温度范围内，保证电池组内的单体的温度均匀性。
在分析的过程中，我觉得可能需要通过的几个步骤才能简略的得到一组设计结果：
1.通过整车的工况，估算电池组需要放电和充电的工况;
2.使用仿真来验证以上的条件;
3.通过估算推导在放电和充电条件下电池组产热情况;
4.考虑系统的选择方案(液冷和风冷); 注：事实上，需要进一步细分，参阅《HEV电池产热与散热考虑》。
5.以正常值考虑单体电池需要的散热条件;
6.在既定的散热条件下(液冷为进口水压和温度，风冷为风扇的功率和进风口的空气的温度控制)设计相应的散热片或者散热间隙;
7.通过流体设计软件来仿真结果。
这样的步骤可能有些太简单了，对系统的散热设计这方面，我属于刚刚接触的范畴。
希望和大家一起交流，提高一下设计水平。