电动汽车电池热特性及电池组风冷散热研究
新能源汽车电池热管理技术研究
新能源汽车电池热管理技术研究1. 引言2. 新能源汽车电池热管理的重要性3. 电池热管理的挑战4. 电池热管理的技术手段4.1. 电池传导冷却技术4.2. 电池液冷技术4.3. 电池风冷技术4.4. 电池相变材料的应用5. 电池热管理的现有研究5.1. 热敏感模型的建立5.2. 热管理策略的优化5.3. 确定热散失路径6. 新能源汽车电池热管理技术的发展趋势6.1. 热管理系统智能化6.2. 热管理系统与整车系统的集成6.3. 新型热管理材料的开发6.4. 新能源汽车电池的发展方向7. 结论引言新能源汽车的快速发展带动了对电池热管理技术的需求增加。
电池温度的稳定和控制是保障电池性能和寿命的关键。
本文将对新能源汽车电池热管理技术的研究进展进行综述。
新能源汽车电池热管理的重要性电池是新能源汽车的重要组成部分，其存储和释放能量的过程中会产生大量的热量。
电池的过热会导致安全性下降，性能退化和寿命缩短。
因此，良好的电池热管理技术对于保证电池的可靠性和安全性至关重要。
电池热管理的挑战新能源汽车电池热管理面临着多重挑战。
首先，电池自身的热性能不均匀，由于电池内部材料和结构的差异，导致热分布不均。
其次，电池在充放电过程中会出现瞬态热负载，无法仅靠传统的恒温控制方法来解决。
此外，新能源汽车电池组体积庞大，包覆阻力大，热释放路径复杂，提高整体的热散失效果面临困难。
电池热管理的技术手段为了解决以上挑战，研究者们提出了多种电池热管理的技术手段。
其中包括电池传导冷却技术、电池液冷技术、电池风冷技术以及电池相变材料的应用等。
电池传导冷却技术是利用散热器和导热材料来实现电池的热量传导，保持电池的温度稳定。
该技术具有传热效率高、能耗低的优点，但缺点是散热器体积较大，会增加电池组重量。
电池液冷技术是通过在电池及其周围注入冷却剂，通过循环冷却剂来控制电池的温度。
该技术可以实现全方位的有效冷却，但需要液冷系统的设计和维护成本较高。
电池风冷技术是利用风机和散热器来实现电池的热量散发。
电动汽车锂离子电池的生热特性
同时 电动 汽车 上 的 锂 离子 电池 工 作 环境 相 对 恶 劣 ， 不 池的平均 电压会与开路电压有所偏差 ，这种偏差也将 确 定工 况 多 ，因此 有必 要 对 电池单 体工 作状 态 的生热 会导 致热 量 的产 生 ，这部 分热 量用 Ｑ 表示 ，。 。 Ｑ 在充 放
摘要 ： 对锂 离子 电池生热特性 的研 究是 电动汽车动 力电池热管理设计的基础 。文章以电动汽车用 ｌ ｈ电池单体为例 ， １Ａ・
进 行 有 限 元 建模 分析 ， 比较 了它在 不 同环 境 温 度 下 的 生 热特 性 。 经过 试 验 验 证 ， 试 结 果 与 仿 真 分析 相符 合 ， 电 池在 环 测 该
情况进行研究 ，为合理匹配电池热管理系统提供数据 电的时候都为正值 ；） ３由于电池内部的电阻产生的热量 ，
支持。
这部分热量用 Ｑ 表示 ，在充放 电的过程 中 Ｑ 都为正
境温度为一 ０ ４ ２ ～ ０℃时 以 １ Ｃ放 电终止 ， 温升为 ２ ０℃左右 。 出由于该 电池推 荐工作 温度为 ３ ～ ５ｃ 因此使用时 电池外 指 ０ ５ Ｃ，
部 应 配有 加 热 系统 ； 电池 放 电倍 率 始终 小 于 １ 时 ， 不 配置 强制 冷 却 系统 。 当 Ｃ 可
ｂ ｌｏ ａｅ ｅ ａ ｌｃ ｔｄ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ：Ｅｌ ｃ ｒｃ ｖ ｈｉ ｌ ｄｓ ｅ ｔ ｉ ｅ ｃｅ；Ｌｉｈｉ －ｉｎ ｔｅ ｙ；Ｔｈｅ ｍ ａｌａｎ ｙｓｓ ｔ ｕｍ ｏ ｂａ ｔ ｒ ｒ ａｌ ｉ
与 铅酸 和镍 氢 电池相 比较 ，锂离 子 电池 具有 安 全 等ｎ ａ ａｙ ｉ ｉ ｃ ｎ ｉｔｎ ｉ ｅ ｔ ｒ ｓ ｌ ．Ａｔ ｔ ｅ ａ ｉ ｎ ｅ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｆ一 ０￣ ０ ℃ ，ｔ ｅ ｂ ｔ ｒ ｓ ｅ ｉ ｃ ｔ ．ｓｍｕ ａｉ ｎ ｌｓｓ ｓ ｏ ｓｓ ｔ ｗ ｔ ｔｓ ｅ ｕ ｔ ｉ ｏ ｏ ｅ ｈ ｓ ｈ ｍｂ ａ ｃ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｏ ２ ４ ｈ ａｔ ｙ ｉ ｅ
电池包散热系统的热辐射特性研究
电池包散热系统的热辐射特性研究随着电动汽车的普及和技术的不断进步，电池包散热系统的设计变得越来越重要。
电池包在使用过程中会产生大量的热量，如果不能有效地散热，将会导致电池的过热，进而影响整个电动汽车的性能和寿命。
本文将详细研究电池包散热系统的热辐射特性，探讨如何优化散热系统的设计。
一、热辐射特性的基本原理热辐射是物体因温度差异而产生的能量传递方式之一。
根据斯特藩-玻尔兹曼定律，热辐射功率与物体的温度的四次方成正比。
因此，提高散热效率的关键在于提高散热表面的辐射能力。
二、电池包散热系统的瓦斯辐射特性电池包散热系统通常由散热片、散热管和散热风扇组成。
散热片作为散热面和环境之间的热交换介质，其辐射特性的优劣直接影响着散热效果。
为了提高散热片的辐射能力，可以采用表面增强技术。
通过增加散热片表面的微观结构，增大其表面积，从而增强散热片的辐射能力。
同时，合理选择散热片的材料也十分重要。
铝和铜是常用的散热片材料，铜的热导率较高，但价格昂贵；铝的热导率适中，价格相对较低，因此在选择散热片材料时需要综合考虑热导率和经济性。
散热管作为热量传递的通道，其材料的选择也对散热系统的效率有影响。
常用的散热管材料包括铜和铝。
铜的热导率要较铝高，但价格昂贵；铝的热导率相对较低，因此在选择散热系统材料时需要综合考虑热导率和经济性。
散热风扇是散列系统的“心脏”，其性能直接影响散热效果。
为了提高散热风扇的散热效率，可以选择高效低噪音的风扇，合理设计散热风道结构，确保散热风扇能尽可能多地接触到散热板。
三、电池包散热系统的液体辐射特性电池包散热系统中，液体散热介质的选择和性能对系统的散热效果有重要影响。
常用的液体散热介质有水和液态冷却剂。
水的热导率较高，散热效果好，但易造成腐蚀和漏水等问题。
液态冷却剂通常是一种具有较高热容量和热导率的液体，能够在较低温度下达到较高的散热效果，并且不会产生腐蚀和漏水等问题。
因此，在实际应用中，根据具体的需求和条件选择适当的散热介质。
纯电动汽车电池散热系统的优化控制策略
纯电动汽车电池散热系统的优化控制策略随着环境保护意识的增强和汽车工业的发展，纯电动汽车作为一种清洁、低碳的交通方式逐渐成为人们关注的焦点。
作为纯电动汽车的核心部件，电池扮演着关键的角色。
而电池的散热问题一直是制约纯电动汽车发展的瓶颈之一。
因此，对纯电动汽车电池散热系统的优化控制策略进行研究，对提高其性能与安全性具有重要意义。
一、纯电动汽车电池散热系统的重要性纯电动汽车电池散热系统是保证电池正常工作的关键。
电池在工作过程中会产生热量，若不能及时散热，会导致电池温度过高，影响其性能和寿命，甚至引发故障和事故。
因此，优化电池散热系统具有重要的意义。
二、现有的纯电动汽车电池散热系统的不足目前纯电动汽车电池散热系统主要采用的是风冷和液冷两种方式。
但是这两种方式都存在一定的不足之处。
风冷散热系统的散热效果较差，特别是在高温环境下，无法有效降低电池温度。
而液冷散热系统需要占用较大的空间，增加了整车的重量和成本。
三、纯电动汽车电池散热系统的优化控制策略为了解决纯电动汽车电池散热系统存在的问题，可以采取以下优化控制策略：1. 监测电池温度通过在电池上安装温度传感器，实时监测电池温度的变化。
当电池温度超过设定的安全范围时，自动启动散热系统，以确保电池温度维持在安全范围内。
2. 散热系统的设计与优化针对不同的散热方式，设计散热风道或散热液路，保证热量能够快速有效地传递到外界。
同时，选用高效的散热介质，提高散热效率。
3. 温度控制策略的优化通过优化温度控制策略，使电池工作于最佳温度范围内。
可以根据电池的温度特性和工作状态，动态调整散热系统的工作模式，避免过度散热或不足散热的问题。
4. 应用智能控制技术借助智能控制技术，实现对散热系统的智能化管理。
利用传感器采集的数据，结合算法和模型，自动调节散热系统的运行状态，提高散热效果和能源利用效率。
5. 结合其他散热手段除了传统的风冷和液冷方式外，还可以结合其他散热手段，如相变材料散热、热传导技术等，进一步提升纯电动汽车电池散热系统的性能。
新能源汽车电机散热系统研究
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电池包散热系统的热力学特性与性能测试
电池包散热系统的热力学特性与性能测试随着电动车辆的普及以及电子设备的不断发展，电池包作为电源装置的重要组成部分，其散热系统的热力学特性和性能测试变得越来越重要。
本文将探讨电池包散热系统的热力学特性以及如何进行性能测试。
一、散热系统的热力学特性电池包散热系统的热力学特性主要包括散热方式、传热机制、热阻等参数。
散热方式常见的有自然对流散热、强制对流散热和传导散热。
自然对流散热是指通过空气的自然流动实现热量的传递，适用于小功率的电池包散热系统。
强制对流散热则通过风扇或者冷却液的流动来增加热量的传输，适用于大功率电池包散热系统。
传导散热是指通过材料的传导来实现热量传递，适用于接触散热器的电池包。
传热机制包括导热、对流和辐射等方式。
导热是指热量通过物质的传导实现，取决于材料的导热系数和温度梯度。
对流是指流体的流动形成的对流传热，取决于流速和表面积等参数。
辐射则是指通过电磁波的辐射进行热量传递，取决于表面的黑度和温度。
热阻是电池包散热系统中一个重要的参数，指的是热量在传递过程中所遇到的阻力。
热阻的大小会直接影响散热效果，降低热阻可以提高散热效率。
二、性能测试方法为了评估电池包散热系统的性能，可以采用以下几种测试方法。
1. 温度分布测试温度分布测试是衡量散热系统效果的重要方法。
通过在电池包表面安装若干温度传感器，并在不同条件下进行测试，可以得到电池包不同区域的温度分布。
2. 散热性能测试散热性能测试是评估散热系统的能力和效率的方法。
可以使用风洞实验或者冷却液流动实验来测试散热器的性能。
通过测量散热器的温度降和传热功率，可以评估其散热性能。
3. 热阻测试热阻测试是评估散热系统中热阻大小的方法。
可以利用热阻测试仪器，测量电池包与散热器之间的热阻。
通过调节散热器设计和材料，可以降低热阻，提高散热效率。
4. 热循环测试热循环测试是评估散热系统在工作过程中的可靠性和稳定性的方法。
可以模拟电池包在不同工况下的温度变化，测试散热系统是否能够有效地控制温度，并且在长时间使用中不会出现失效或损坏。
新能源汽车动力电池散热技术综述
NEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车1 前言为了进一步解决能源危机问题，我国大力提倡新能源的开发，其中以电力驱动的新型能源汽车，是我国大规模进入新能源应用的关键领域[1]。
新能源汽车是指使用非化石能源（如电力、太阳能等）作为动力源的汽车，其具有低碳环保、高效节能等优点，已成为未来汽车行业的重要发展方向。
而动力电池作为新能源汽车的核心部件之一，其性能直接影响着整车的性能和安全。
然而，由于动力电池在工作时会产生大量的热量，因此其散热问题一直是制约其发展的重要因素之一。
本文将对目前主流的五种散热技术——对流散热、风冷散热、液冷散热、热管冷却散热和相变材料散热进行综述，并对其原理、优缺点和应用情况进行了分析比较，为新能源汽车动力电池散热技术的发展提供一定的参考价值。
2 动力电池产热机理作为储能装置的锂离子电池，其组成部分包括正极、负极、电解液、隔膜和壳体[2]。
动力电池的产热机理主要有化学反应热、焦耳热、极化热、副反应热等。
化学反应热是电池内部化学反应会产生一定热量，是动力电池的热量的主要来源。
当电池进行充电时，正极和负极之间的化学反应会产生大量的化学反应热量；焦耳热是电池在工作时，电流通过电池内部会产生热量。
这种热量的产生与电池的工作状态有关，例如，当电池的负载较大时，电流通过电池内部的时间较长，产生的焦耳热也就较多；极化热是电池内部的化学物质在电场作用下会发生极化现象。
这种热量的大小与电池的工作电压、电流以及工作环境的温度等因素有关；副反应热是除了以上三种产热方式外，电池在使用过程中还可能发生一些副反应，这些副反应也会放出热量。
总体来说，动力电池的产热机理是复杂的，需要根据具体的使用环境和条件来综合考虑。
3 动力电池散热技术3.1 对流散热技术动力电池对流散热技术是一种利用空气自然对流的方式，将电池内部产生的热量通过散热器散发出去的技术。
对流散热是通过在电池组与底部导热材料传导热量，而电池组的侧面则通过空气散热。
电池外壳的耐高温与耐低温性能研究
电池外壳的耐高温与耐低温性能研究电池是现代社会中不可或缺的能源供应装置，广泛应用于手机、电动汽车、储能系统等领域。
然而，在极端环境条件下，特别是高温和低温环境下，电池外壳的性能可能会受到影响，从而影响电池的正常工作。
因此，针对电池外壳的耐高温与耐低温性能进行研究至关重要。
一、电池外壳在高温环境下的性能研究在高温环境下，电池外壳可能会遇到以下问题：1. 热膨胀：高温会引起电池外壳材料的膨胀，如果膨胀过大，可能导致电池外壳变形甚至破裂。
2. 导热性能：高温会提高电池外壳材料的热传导能力，如果导热性能不足，可能会导致电池过热，影响电池的寿命和安全性。
3. 热稳定性：高温环境下，电池外壳材料的热稳定性很重要，如果材料在高温下发生脆化、剥离等现象，会直接影响电池的性能和使用寿命。
为了解决上述问题，研究人员采取了一系列的措施：1. 选择合适的材料：研究人员通过对不同材料的测试和对比，选择了一些具有良好高温性能的材料，例如高温陶瓷、石墨烯复合材料等。
2. 结构设计优化：通过改变电池外壳的结构设计，增加散热通道和散热片等结构，提高电池外壳的热稳定性和散热性能。
3. 表面涂层处理：研究人员对电池外壳进行表面涂层处理，增加其耐高温性能，例如采用高温耐烧结陶瓷涂层等。
二、电池外壳在低温环境下的性能研究在低温环境下，电池外壳可能会面临以下问题：1. 电池容量下降：低温会导致电池内部化学反应速率降低，使得电池的容量下降，影响电池的工作效果。
2. 外壳强度变脆：低温会使电池外壳材料失去一定的韧性，变得易碎，容易发生破裂。
针对以上问题，研究人员采取了一些解决方案：1. 改变电池结构：通过增加电池的保温层和零下工作保护层，来减缓低温对电池外壳的影响。
2. 材料特性优化：选取低温下性能较好的材料，例如具有低温抗冷流性能和低温断裂韧性的复合材料。
3. 加热系统设计：在低温环境下，通过设计加热系统，保持电池外壳温度在一定范围内，提高电池的工作效率和寿命。
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电动汽车电池热特性及电池组风冷散热研究本文在国家自然科学基金(No.51675258,51261024,51075372)、江西省科技计划项目(No.20141BBE50021)和鸥瑞智诺能源科技(天津)有限公司资助下,针对当前电动汽车领域,电池组在工作过程中热量积累过多、箱体内部温度过高、对环境适应能力差,致使动力电池组在热滥用条件下工作时,出现电池性能下降,循环寿命缩短等一系列问题。
首先,分析了目前电池模组主要的排列方式以及电池箱体散热结构特点,有相关学者只研究了箱体进风口开设对箱体内部温度场分布的影响,却未对出风口做过多研究,本文结合圆柱电池特点,首先提出了在箱体不同位置处开设进、出风口结构;其次,运用实验结合计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)仿真的方法,采用18650型号的圆柱电池建立二维模型,研究了电池箱不同排列及进、出风口开设下,在同一风速时,箱体内部的温度场、速度场变化规律;最后,运用相关实验及CFD仿真,研究了圆柱电池三维模型在不同排列下,其风冷散热的有效性以及所存在的局限性,为后续电池组热管理系统设计提供理论指导以及可靠性依据,甚至还可以节省热管理系统开发成本等。
本文研究对象为目前主流的车用锂离子电池,主要是从如下几个方面来做的研究:1、论述了本研究方向的选题背景及研究意义,综述了电动汽车动力电池的发展、动力电池热管理系统国内外研究现状,分析了目前热管理系统所存在的优点及不足,基于此,提出了本论文的研究内容和创新点。
2、考虑到锂离子电池的结构特点,对不同结构的电池进行了生热机理分析,对其电池热物性参数进行了计算,同时,在直角坐标系及圆柱坐标系下按照动量、质量以及能量守恒定律分别建立了不同结构下的导热微分方程,为后续电池温度场研究奠定基础。
3、针对锂离子电池单体做了不同温度下的充放电容量测试以
及不同放电倍率下的温升实验,从中得出环境温度对电池充放电性能的影响以及放电倍率不同对电池内部温升的影响。
建立了单体热效应模型,仿真计算单体不同放电倍率(0.5C/1C/1.5C/2C)下的温升变化,在实验中通过对单体不同部位粘贴热电偶,采集实验数据与仿真结果做对比分析,验证其所建电池三维热效应模型的可行性,也同时证明对电池热管理设计的必要性。
4、在电池组平行排列、叉形排列以及梯形排列下,通过在箱体不同位置处开设进、出风口。
进风口正对于电池单体或电池间隙;出风口正对于电池单体或电池间隙,建立了18650型号的圆柱电池组二维热效应模型。
通过横、纵向对比,得出电池组:相同排列方式下,箱体进、出风口开设最优开设方案;不同排列方式下,最优排列方案。
5、由于二维排列下,进、出风口开设在同一平面,只能看出进出风口开设对电池箱内温度场和速度场分布的影响,没能够真正反映出电池箱风冷散热的效果,这是因为在热胀冷缩效应下,受热气体膨胀,密度减小,致使热空气上升,冷空气下降所导致的,所以,有必要建立电池组三维模型,研究风冷对电池组散热的有效性。
故建立了圆柱电池两种不同排列下的三维模型,利用CFD软件,仿真了在恒倍率放电、不同风速(0.3m/s、0.7m/s、1.5m/s)下的电池组温度场分布,并对其温升数据做了对比分析:搭建了风冷散热实验平台,通过实验研究了不同风速下风冷散热的效果,并做了数据对比分析,验证了风冷散热的有效性。
6、最后对本论文所研究的内容作了总结,并对后续的研究做了进一步说明。