纯电动汽车动力电池组液冷系统优化及冷却性能研究

散热问题是影响电动汽车电池寿命以及行车安全性的重要因素。针对目前电动汽车动力电池导热系数较低、液冷系统结构不合理等问题,对18650型电池的散热问题进行研究。分析了电池放电过程中的生热特性,建立电池组模型,对其放电过程进行热仿真。根据仿真结果中存在的问题,对冷却系统结构进行优化设计。同时,为研究冷却液初始温度对液冷系统冷却性能的影响,分析了不同冷却液初始温度下电池组温度变化情况。仿真结果表明:优化后的液冷系统结构可有效提高电池组的导热效率,在放电开始后272 s内使电池组内最大温度差达到标准,传热率提高了47. 7%。在20～30℃范围内,随着冷却液温度的升高,放电终止时电池组内的最大温度差逐渐降低,达到标准温差时间有效缩短,在采用逐步降低冷却液温度的方法后可进一步提升液冷系统的散热能力。     

汽车软包电池的不同液冷因素及组合充电工况的热分析

以某款软包电池为研究对象,建立单体电池传热模型并进行电池单体温升仿真及试验,验证了生热模型的正确性,并采用液冷管的结构,对电池组进行2 C放电仿真分析。仿真结果表明：电池的最高温度为26.96℃,最大温差为2.1℃。通过研究不同冷却液对电池散热的影响,得出50%乙二醇水溶液的冷却效果最好。另外,研究了不同流量对电池均温性的影响。设计15种不同充电倍率组合的充电方案,并分3个阶段进行,确定了基于最大温差和充电时间的最佳快充、中充和慢充模式。     

复合材料LiFePO4／C的制备及电性能研究

以柠檬酸为碳掺杂剂,通过高温固相反应于不同煅烧温度(500℃～800℃)下合成LiFePO4/C锂离子电池复合正极材料,X-射线衍射和恒电流充放电等测试表明:通过碳掺杂可有效地提高磷酸铁锂的电性能.在700℃下煅烧所得样品具有最高放电比容量,以0.2C倍率充放电,首次放电比容量为138.6mAh/g,以2.0C倍率放电,其放电比容量为117.2mAh/g.且该复合材料的循环性能好.     

线性羧酸酯对锰酸锂-石墨电池低温性能的影响

以线性羧酸酯EA、EP和EB分别替代工业用1.0 mol/L LiPF6 EC/EMC/DMC(1：1：1,质量比)电解液中的DMC,配制了1.0 mol/L LiPF6 EC/EMC/EA (1：1：2,质量比)、1.0 mol/L LiPF6 EC/EMC/EP (1：1：2,质量比)和1.0 mol/L LiPF6 EC/EMC/EB (1：1：2,质量比)3种包含线性羧酸酯的电解液,采用18650全电池研究线性羧酸酯作为电解液溶剂组元对锰酸锂?石墨电池低温性能的影响。结果表明,采用3种包含线性羧酸酯的电解液,电池在?20°C、5C倍率下放电容量保持率均大于93%,而采用工业用电解液时,电池无法在?20°C、5C倍率下放电。电化学阻抗谱分析表明,在低温下电池放电容量和放电能量衰减的主要原因是电荷转移阻抗随温度的降低而增大。在3种含线性羧酸酯的电解液中,使用1.0 mol/L LiPF6 EC/EMC/EA (1：1：2,质量比)电解液的电池因具有最低的电荷转移阻抗,表现出最好的电化学性能,在?40°C下放电容量保持率大于90%,在?60°C下放电容量保持率大于44.41%。     

U形管内浆体输送特性研究

为了探究通过U形管路输送不同质量分数颗粒的浆体流变特性，课题组对其内部流场进行了研究。通过计算流体动力学软件FLUENT对水平U形管内浆体的流动进行了数值模拟，获得了入口段、出口段及弯头等5个截面处颗粒的速度和体积分数分布情况，并且通过计算分析了速度、颗粒质量分数和管径对弯管压降的影响。研究结果表明：在弯头处二次流的存在，导致弯头局部流动情况变得复杂，使得截面内侧颗粒体积分数高于外侧；管道沿线的压降受流速和颗粒质量分数的影响很大，随着颗粒质量分数的增加，剪切应力和剪切黏度的增加导致压降增大。课题组的研究有助于了解颗粒质量分数和流速对浆体流变的影响。     

江苏省微型企业创业困境分析与对策研究

以俄罗斯南萨哈林岛路易斯桥为研究对象,对处于温差大地区服役多年的小跨径钢混结合桥进行了荷载试验和有限元模拟,结果表明在沥青混凝土铺装层厚度较大时,沥青混凝土铺装层的温度由季节温度的变化而改变,从而影响主梁的力学性能。研究发现-5 ℃时试验荷载作用的实测数据与有限元模拟值误差很小;在相同荷载作用下,沥青混凝土铺装层温度由-24 ℃升高到+23 ℃时,主梁竖向位移增大了48.6%,上翼缘压应力增大了275%,下翼缘拉应力增大了25.4%。根据试验可以判断,在夏季温度最高时,桥梁承载能力最低,其研究方法和结果具有一定的参考价值。     

非均匀温度边界下多孔介质太阳能吸热管内非达西强迫对流传热数值研究

针对太阳能集热器的多孔介质吸热管部件工作时，存在受热不均匀而引起剧烈的温度循环变化和交变热应力所导致吸热管出现疲劳破坏的问题 ，开展了三维数值模拟。动量方程采用Brinkman模型，能量方程采用非局部热平衡下的双方程模型。在入口温度非均匀而壁面恒温(工况1)和入口恒温而壁面温度 非均匀(工况2)2种常见工况下，考察多孔介质太阳能吸热管内非达西强迫对流传热过程，并采用无量纲形式对问题进行简化。研究结果表明：无量纲速度参数对 吸热管内对流传热过程影响显著，Bi增大，流体和固体骨架温差减小。通过改变入口和壁面受热条件以及合理的控制参数范围可以有效地降低多孔介 质太阳能吸热管内的最大温差，从而改善吸热管的工作效率，延长使用寿命。     

飞轮储能用永磁同步电机温度场分析

针对飞轮储能用永磁同步电机散热困难的问题,以某额定功率为300 kW、转速为10 000 r/min的永磁同步电机为研究对象,利用磁热耦合的方法,对永磁同步电机的损耗和温度场进行模拟及测试分析,研究永磁同步电机的损耗及电机热分布;利用热仿真模型,研究电机关键部件散热的影响因素。结果表明：高温主要集中于永磁体及绕组区域;减小流道宽度、增大流道数目以及增大流道圆角半径可有效提高定子散热性能;辐射率越高,永磁体散热性能越好;改进电机结构后,永磁体最高温度下降10.5%。研究结果可为永磁同步电机的设计及散热优化提供参考。     

通机流场特性数值模拟及其冷却性能优化分析

以某通机为研究对象,建立了2种不同起动器状态下通机流场CFD分析模型,分析了总风量差异和温度、速度场分布特征。仿真结果表明：新起动器状态下风扇入口风量为75.32 g/s,原起动器状态下风扇入口风量为70.42 g/s,增加格栅进风面积后的新起动器状态风扇入口总风量提升4.9 g/s。2种起动器状态下的间隙及小孔进风都有来自发动机高温区域的热风回流,冷却风道入口进风温度高且缸头火花塞区域冷却风速低。通过增加隔风挡板和调整风扇罩出风导向,风扇入口风量为77.5 g/s,热风回流减小,各冷却风道进风温度降低。实验结果显示：优化后的机油温度比原机机油温度降低9℃,缸头火花塞垫片温度比原机垫片温度降低12℃。     

路灯新型热管散热器散热研究

LED（light emitting diode）结温过高不仅会使光波波长漂移,还会使发光效率和寿命下降,为此设计了一种热管翅 片散热结构,并运用ANSYS Icepak热分析软件对该结构进行了参数化分析设计,得到了LED最高结温小于70℃时的最 优结构参数。同时建立了翅顶为恒温的数学方程,计算验证翅片温度分布,结果显示翅片温度分布相近,散热器整体温 度分布均匀,整体温差小于5℃。表明设计的热管翅片散热结构满足大功率LED路灯的使用要求。     

圆柱18650锂离子动力电池放电及温度特性

能耗和环境问题促使电动汽车快速发展,锂离子电池在电动汽车储能系统中具有重要的作用。锂离子动力电池的特性与环境温度紧密相关,倍率放电容量特性、荷电状态-开路电压曲线是反映电池基本性能的重要特性指标,也是电池管理系统设计需要参考的重要参数。该文对圆柱18650三元锂离子动力电池进行了相关的性能试验,研究了单体和电池组开路电压变化规律、不同放电倍率下的电池容量和不同温度下的电池容量,为荷电状态估算方法的研究及电池管理系统设计积累了数据。     

基于正交试验法的COB LED散热器优化设计

结温过高会影响寿命与可靠性,为了降低芯片温度,设计了一款带凹槽的半球型散热器。首先通过实验对模拟 仿真结果进行对比,验证了ANSYS Workbench稳态热分析模块模拟仿真的合理性,然后采用正交试验法对半球型散热器进行模拟优化设计,从翅片高度、翅片个 数、凹槽深度和翅片厚度4个方面考察了半球型散热器尺寸参数对COB LED芯片最高温度的影响,得到了一个散热效率最优的结果。优化后芯片最高温度降低到 63.705 ℃。优化后散热器体积小于太阳花型和翅型散热器,而散热效果在3者中最好。     

电化学合成纳米FeOOH的电解工艺研究

采用金属铁为"牺牲"阳极,不锈钢片为阴极,在无隔膜电解槽中,用电化学一步法合成纳米FeOOH.研究了电流密度、分散剂(PVP)的质量分数、电解温度对产物的粒度及分散性的影响.结果表明:当电流密度从1mA·cm-2增加到加mA·cm-2时,羟基氧化铁胶粒的平均粒径逐渐减小;分散剂(PVP)的质量分数从1%增加到4%时,羟基氧化铁胶粒的平均粒径逐渐降低,但当PVP的质量分数增加到5%时,羟基氧化铁的平均粒径反而增加;电解温度从20℃增加到50℃时,羟基氧化铁胶粒的平均粒径逐渐增大.     

石墨烯微片水性散热涂料的性能研究

采用溶剂剥离法制备了石墨烯微片,方法简单成本低且环保,适合大规模工业化生产.以制得的石墨烯微片为导热填料,水性环氧树脂和水性聚氨酯为成膜物质制备水性散热涂料,利用红外成像仪和导热系数仪分析其导热散热性能,并测试了散热涂层的机械性能.结果表明,当散热涂层中的石墨烯微片质量分数为15%时,其导热系数可达到0.97 W·m~(-1)·K~(-1),在55℃和85℃的热源下涂层分别降温7℃和9℃.通过SEM形貌断面图发现随着石墨烯微片的加入使得散热涂层形成了一种有利于热量传递的"岛"—"岛"网络,当含量达到20%时因为团聚现象显著而导致散热效果下降.此外,该散热涂层具有良好的机械性能,应用价值佳.     

LiMnO_2优化三元锂离子方形电池的性能研究

三元正极材料(NMC=Ni,Mn,Co)与LiMnO_2混合优化后,制备了额定容量为17. 1 A·h的方形三元锂离子电池,并对其进行了标准充放电、倍率、高低温、不同工况及老化测试。结果表明:该电池充放电平台比未经LiMnO_2优化的电池高0. 11 V,表现出优异的大倍率和高低温性能,在GB/T31484及新欧洲应力测试工况(DST)下均有良好的使用性及动态特性,并且在老化试验中展现出长的循环寿命和良好的放电平台保持特性; 1/3C倍率放电中压为3. 76 V,明显高于纯相NMC材料(3. 65 V); 0. 9 C及1. 8 C倍率下的放电容量分别为0. 3C倍率下放电容量的99. 3%及98%;在40℃及-20℃下的放电容量分别为25℃下的89. 7%及101. 0%; 1 C倍率下经过500次循环放电容量保持率高于92%。     

热失控状态气液两相的锂离子电池建模及修正方法研究

锂离子电池在应用过程中因滥用而发生热失控现象,导致电池内部产生大量气体,传统的固液两相模型难以准确描述热失控机理。针对以上问题,以18650电池组为研究对象,构建气液两相的锂离子电池模组的电化学-热耦合模型,研究了热失控气体对锂离子电池内部应力、温度、电解液浓度的影响规律,同时利用COMSOL Multiphysics 5.5软件进行了有效性验证和理论模型修正。研究结果表明,锂离子电池热失控气体对电池内部应力、温度、电解液浓度有着明显的正反馈影响规律。内部应力的理论修正值与仿真值峰值均在相近时刻出现,且误差为0.04 MPa,计算精确率提高了80%。电池内部温度到60℃左右时发生热失控,产生的热失控气体在内部温度升高到160℃时被点燃,640 s时达到最高仿真温度,修正温度分别为177、172℃,热失控气体产生的热点现象是影响电池包内部的温度分布不均的主要原因。电解液浓度理论修正值和仿真值从1 200 mol/m³同步下降至837 mol/m³,形成气液两相流,电解液与电极材料反应和分解造成了电解液浓度降低。     

基于模糊理论的温差半导体的选择

温差半导体散热方法的选择,应同时考虑到温差半导体的制冷效率、机械性能、安装性能和经济效益;文章建立了温差半导体散热方法选择评价体系;采用二级模糊综合评价对温差半导体散热方法进行了选择;并用实例说明验证方法的可行性.     

二次电池正极材料MgMnSiO_4的制备及电化学性能研究

本文以KCl、LiCl、MgO、MnCO_3和SiO_2为原料,通过熔盐法制备前驱体,分别在450℃和550℃热处理,成功制备出二次电池正极材料MgMnSiO_4.分别采用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对其微观组织、结构进行表征,结果显示:450℃制备的硅酸锰镁纯度最高,晶体形貌更为均匀.利用循环伏安法对二次电池的电化学性能进行检测,在第14次循环的放电容量可达8mAhg~(-1),稳定放电电压达1.8V,内阻在几十到一百欧姆之间.     

内阻取值方式对锂电池热模型精度的影响

采用恒定法及动态法对单体三元锂离子电池热模型中内阻参数的取值进行研究。建立了电池三维热模型,分析了不同内阻取值方式对锂离子电池热模型精度的影响,通过Ansys workbench中的瞬态热分析模块对25℃下不同倍率放电时的电池温升情况进行建模仿真,并与实验结果进行对比。结果表明:取动态内阻的热模型仿真曲线相对于恒定内阻仿真曲线的精度明显更高,在1C、2C、3C放电倍率下,仿真曲线与实测曲线的最大偏差分别为0.43、0.52、0.97℃,平均偏差分别为0.20、0.15、0.49℃。     

矩形微通道内滑移区气体流动换热的数值模拟

在等壁温边界条件下对矩形微细通道速度滑移区的对流换热进行了二维数值模拟、在一阶速度滑移和温度跳跃的边界条件下，计算出了通道内的速度和温度以及压力分布。比较了不同克努森数Kn对于滑移速度和跳跃温度的影响。结果表明，由于气体的稀薄性，压力呈现更加线性化减小的趋势，随着Kn的增加，通道入口与出口处的滑移速度和跳跃温度至现增加的趋势。在通道入口附近，气流速度和温度变化剧烈，而在出口处截面平均流速和温度随加的增加而降低．