【摘 要】
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随着新能源汽车动力电池的能量密度日益提高,热失控潜在风险的增大使得电池的热管理尤为重要.锂离子工作最适宜的温度范围是20～45℃,电池单体之间的温差最好维持在5℃以下.针对电池模块的这个散热目标,将铝翅片用于锂离子电池组并强制散热,通过实验研究了所设计散热结构的散热性能,对比数值模拟和实验结果验证了散热结构的有效性.结果表明,环境温度为15,25,35℃时,电池组以1.0C,1.5C,2.0C倍率放电的散热结构控温效果良好.实验与数值模拟的温度与温差变化趋势相同且数值较为接近,结果表明实验与数值模拟结果吻
【机 构】
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200093 上海市 上海理工大学 能源与动力工程学院;200093 上海市 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室;200093 上海市 上海理工大学 能源与动力工程学院
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随着新能源汽车动力电池的能量密度日益提高,热失控潜在风险的增大使得电池的热管理尤为重要.锂离子工作最适宜的温度范围是20～45℃,电池单体之间的温差最好维持在5℃以下.针对电池模块的这个散热目标,将铝翅片用于锂离子电池组并强制散热,通过实验研究了所设计散热结构的散热性能,对比数值模拟和实验结果验证了散热结构的有效性.结果表明,环境温度为15,25,35℃时,电池组以1.0C,1.5C,2.0C倍率放电的散热结构控温效果良好.实验与数值模拟的温度与温差变化趋势相同且数值较为接近,结果表明实验与数值模拟结果吻合良好,说明了数值模型的可靠性,为电池组散热性能的优化提供模型依据.
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采用传统力学计算方法对液压缸最不利工况进行分析校核,使用有限元软件对缸体部件进行力学仿真,得出最大应力点位置与应变分布规律,提出举升液压缸改良设计思路,证明了传统力学分析与有限元软件仿真相结合的设计分析方法,具有较强的可借鉴性.
以球轴承为例,研究了滚动轴承在边界润滑服役状态下,球的复杂运动对沟道表面磨损形貌的影响,以及接触性能与沟道磨损演化历程的交互作用和磨损演化进程中接触应力的变化规律.结果表明:球的复杂运动会改变沟道磨损形貌且加快了磨损恶化速度,其中含有陀螺运动和滑动时沟道磨损速度最大;轴承的接触性能和沟道表面磨损形貌是彼此影响的,磨损形貌会使得球-沟道接触不再是赫兹接触,接触会使磨损表面凹凸峰重新分布.
建立了锂离子电池电化学-热-力耦合模型,并使用COMSOL Multiphysics软件进行了数值求解.研究了电化学-热-力耦合模型与电化学-力耦合模型的差异,对比了温度场以及电极粒子内部浓度场的变化,同时分析了隔膜孔隙度变化时外载对电池电压及容量的影响.研究发现:引入温度场后电池容量和电压平台会有所升高,模型温度会变低,粒子内部浓度相比电化学-力耦合更加均匀;当加入外载后,会导致电池电压和容量的降低,且同等外载对低放电速率下电池性能的影响更明显.此外还发现了电池在外载作用下会引起隔膜孔隙度变化进而影响电
针对锂离子电池剩余寿命精确预测的问题,提出一种基于变分模态分解(Variational ModeDecomposition,VMD)和极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)的锂离子电池剩余寿命预测方法.利用VMD分解锂电池容量信号得到一系列表征信号局部特性的本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF),然后基于每个IMF,分别训练ELM模型,最后将每个ELM模型的预测结果加和求得锂离子电池的剩余寿命.基于NASA锂离子电池数据集对方法进行验证.结果
提出一种基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和高斯过程回归(Gaussian ProcessRegression,GPR)的锂离子电池剩余寿命预测方法.运用EMD对电池容量数据进行分解,从分解结果中选择能够表征锂电池退化的趋势项.基于趋势项,构建GPR预测模型.利用拟合的GPR模型分别对锂离子电池剩余寿命进行点预测和区间预测.实验结果表明,点预测方法中多步预测精度更高,而区间预测能提供更多的参考信息,具有更强的有效性和适用性.
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以三元锂电池21700为研究对象,对锂电池的热特性模型进行简化验证,确定了简化模型的可靠性.选取四串三并的锂电池模块,建立强制风冷散热模型以及风冷铝翅片强化散热模型,进行数值模拟,并对散热结果分析.结果表明,风冷翅片在环境温度为35℃,放电倍率为2C的恶劣工况下,通过调节风速和翅片数可以满足电池散热目标:温度范围是25～45℃,温差在5℃以下.
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