质子交换膜燃料电池热管理系统建模及故障仿真

文章以质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)系统为研究对象,分析系统中各组成部件的工作机理,在MATLAB/Simulink软件中搭建了燃料电池电堆电压、阴极、质子交换膜、阳极以及温度的数学机理模型,同时使用Simulink/Simscape物理建模平台搭建热管理系统的物理模型,将两种模型集成为完整的PEMFC系统仿真模型。在所搭建的热管理系统模型中注入典型故障:散热器风扇故障和冷却液流量不足故障,对各故障模式下的燃料电池性能进行了分析。仿真结果表明:PEMFC系统模型结果与试验结果基本一致,验证了模型的合理性;通过对热管理系统故障进行仿真,可以清楚地了解故障发生的机理,为其故障诊断提供了参考依据。

电动汽车动力电池热管理系统设计

针对电动汽车各系统温度调控体系,设计一套电动汽车动力电池热管理系统,包含电机冷却回路、乘员舱热管理回路以及电池热管理回路。在计算系统热量、确定电池温度采用逻辑门限值控制、乘员舱温度采用模糊控制的基础上,利用Comsol和Simulink分别建立动力电池模型和乘员舱及控制系统模型,利用二者进行联合仿真。结果表明:基于标准城市路况条件及大连气候,模拟环境温度35℃下,系统运行3276s时,电池单体最高温度可由40.00℃降至29.05℃,且乘员舱温度维持在25℃左右;模拟环境温度-10℃下,系统运行3276s时,电池单体最低温度可由-10.00℃升至23.19℃,且乘员舱温度满足模糊控制器设定的控制需求。

冷热环境下燃料电池客车热管理系统运行模式及特性研究

着眼于某款燃料电池客车的热管理及余热回收,构建了集成式整车热管理系统,提出9种热管理运行模式,基于AMESim建立整车热管理仿真模型,分析系统在高温、低温和极低温工况下的温控特性与能耗特性。结果表明,在环境温度为34、37、40℃的高温工况下,热管理系统可以使关键部件维持在适宜温度范围内,符合各自冷却需求;在环境温度为-10、-5、0、5℃的低温工况下,关键部件均可被满足其加热温控需求,考虑到余热回收座舱供暖,电堆和电机的余热量可满足-15℃及以上环境温度下车舱的制热需求,整车行驶能耗较纯PTC供暖最高可节省10.44%;在-30、-25、-20℃的极低温工况下,仅靠余热难以满足座舱加热需求,需通过PTC和余热联合供暖,PTC加热额外增加等效氢耗量分别为44.10、36.89、33.50g。

双堆燃料电池热管理系统自抗扰控制

为对双堆燃料电池热管理系统进行有效控制,基于试验数据建立了电堆模型,并耦合水泵、换热器等关键零部件模型形成完整的热管理系统模型。为保证阶跃工况下电堆温度的稳定,设计了基于比例积分与线性自抗扰算法的联合控制策略,并进行仿真验证。提出了基于前馈解耦及串级LADRC的改进控制策略,通过仿真对比改进前后的控制效果。结果表明,改进后的控制策略能有效减小超调量,反映温控精度的时间乘绝对误差积分量最高可降低66.39%。

新能源汽车电池热管理控制系统设计及实现分析

随着全球对环境保护意识的增强和对传统燃油汽车排放污染的担忧,新能源汽车作为一种清洁、高效的交通工具逐渐受到人们的关注和青睐。而作为新能源汽车的核心部件之一,电池的性能和寿命对整个车辆的性能和使用寿命有着重要影响。其中,电池的热管理控制系统是保证电池正常工作和延长电池寿命的关键。文章主要通过对新能源汽车电池热管理控制系统的设计和实现进行分析,以提高新能源汽车电池的性能和寿命。

锂离子电池液冷热管理系统研究进展

锂离子电池由于具有优良的电化学特性,在电动汽车及储能等领域得到了广泛的应用,但是其工作性能及安全性受温度的影响较大,因此,需要采用合理有效的热管理系统,以确保电池的温度维持在适宜范围内。本文归纳了常见的热管理系统,总结了风冷、相变材料冷却、热管冷却和液冷的研究现状及优缺点,重点从直接接触液冷和间接接触液冷两方面介绍了当前液冷技术的优化方式。对于单一热管理系统存在的局限性,从耦合热管理系统角度分析了液冷与其他方式相结合的热管理系统的研究现状。提出液冷热管理系统应向综合优化、智能管控的方向发展,特别是与被动散热方式的耦合以及电池管理系统的匹配连接。

液冷型燃料电池热管理子系统建模与控制研究

温度是影响燃料电池系统性能的关键因素之一,利用热管理子系统实现良好的温度控制是提高燃料电池性能及寿命的重要手段。针对液冷型燃料电池热管理子系统,在分析其结构及工作原理的基础上,利用机理及经验公式建立完整的热管理系统模型,并利用该模型分析燃料电池的温度特性,仿真结果表明合适的温度能够有效提高系统性能。制定相应的控制策略实时调节冷却系统进而实现电堆温度控制,采用流量跟随的方法削弱了控制变量间的耦合作用,仿真结果表明该控制策略能够实现电堆温度的有效控制,在负载连续变化的情况下将出口温度及温差稳定在理想范围内。

液冷动力电池系统热管理控制策略优化探究

以某纯电动商用车65 kW·h磷酸铁锂液冷动力电池系统为研究对象,自主设计和搭建热管理试验台架,重点探究了不同环境温度和工况下热管理系统对电池温度的冷却效果。该热管理系统能够将电池温度控制在适宜范围内,但高温环境时能耗较高,遂开展热管理控制策略优化,优化后的控制策略在电池冷却效果和能耗方面均优于原控制策略,高温、高速工况和城市综合工况分别节能37.78%和78.63%,热管理能效明显提升。

某品牌纯电动汽车动力电池热管理系统浅析

纯电动汽车的动力电池主要以磷酸铁锂电池和三元锂电池为主,两种锂电池理想的工作温度在25℃~45℃,而动力电池热管理系统能够确保动力电池处于最佳工作温度范围。阐述了当前主流的动力电池热管理系统的制热方式和制冷方式,详细介绍了某品牌纯电动汽车动力电池热管理系统的制热制冷方式、结构和控制逻辑。

扰流结构对电池热管理系统的传热特性研究

为解决锂离子电池充放电设备内电池组热管理系统的热特性需求,通过构建多通道电池组热管理系统扰流结构物理模型,结合单体电池实测参数进行热模型验证。基于有限体积法进行数值仿真研究,对无扰流及不同扰流结构分别进行数值模拟计算,采用努塞尔数和范宁摩擦系数分别表征电池组系统传热与流动特性,分析了扰流结构角度、扰流结构长度及扰流结构排列方式对电池组热管理系统传热与流动特性的影响。结果表明:扰流结构能够提升流场的湍流强度,提高电池表面的对流换热效率,增加系统的压差;增加扰流结构角度,电池组最高温度及最大温差先增大后减小,而增加扰流结构长度,电池组最高温度及最大温差则先减小后增大,当扰流结构角度为45°、扰流结构长度为15 mm时,系统的热特性表现最佳;当扰流结构角度与长度固定时,不同扰流结构排列方式对系统热特性影响较小,但均明显优于无扰流状态。以上研究成果为锂离子电池充放电设备中多通道电池组的热管理系统设计提供参考和依据。

耦合乘员舱空调的电池直冷热管理系统高温快充控制策略分析

为分析耦合乘员舱空调的电池直冷热管理系统性能,基于AMESim软件建立动力电池热管理系统模型,比较典型液冷与直冷热管理系统在高温快充工况下的充电时长,结果表明,相同电池快充MAP条件下,相较于液冷系统,直冷系统充电时间缩短7.6%。进一步耦合乘员舱空调与电池热管理系统,设计了以控制乘员舱温度和电芯最高温度为目标的热管理控制策略,分析发现,相比未耦合系统,采用耦合系统时电池顶面最大温差增大2.9℃,但充电时长缩短4.9%。

电池热管理系统的应用与试验研究

为了满足电动汽车动力电池系统的散热需求,开发出一款电池热管理系统,同时阐述了电池热管理系统的结构、工作原理及控制策略。通过试验研究表明,该热管理系统能够满足整车使用需求。该热管理系统能够有效冷却动力电池系统,降低电池温度,缩小电池温差,有助于电池使用寿命延长,同时提升了电池安全性。

电化学储能站电池种类、消防系统、热管理系统种类及技术经济比选

储能电站是电网系统中重要的调节支撑点,可以较好实现电网调峰、调频,大幅度消纳新能源并网能力,有效解决浪涌、电压波动、闪变以及电压跌落等问题发生,改善电能质量问题。建设储能电站工程对于提高地区电力系统调节能力、提升新能源消纳和存储能力起着重要的作用,是构建以新能源为主题的新型电力系统的重要支撑。本文主要从电化学储能站电池种类、储能电池消防系统分类、储能电池热管理系统分类三方面进行阐述,比选磷酸铁理电池、钠电池、钒电池三类电池的经济性,七氟丙烷气体、PACK级全氟己酮、细水雾三种灭火系统的使用效果,风冷系统、液冷系统优劣,论述储能电站整体经济选择。为储能电站较快地启动速度和响应速度、黑启动及较长的能量存储时间,较好的适用于电网快速调频兼容量存储服务提供支持。

新能源汽车动力电池热管理系统优化

新能源汽车的动力主要源于电池,然而电池在工作时易受温度影响,持续放电会产生大量热量且易聚集。若热量无法及时散发,会影响电池性能,威胁新能源汽车整体的安全性和可靠性。先进的电池管理系统是保障动力电池高效、安全运行的关键技术,能够有效提升电池使用寿命,保障汽车安全。基于新能源动力电池的产热特性,深入分析和探讨了动力电池热管理技术及热管理系统优化方案,具有一定参考价值。

纳米流体在锂电池热管理系统中的应用分析

有效的热管理对于维持锂电池安全性和延长使用寿命至关重要,在此基础上,本文介绍了纳米流体的特点,包括热导率、稳定性、黏度等性质,通过与传统冷却液的性能对比以及纳米流体在锂电池热管理中的应用案例,展示了纳米流体在强化传热效率、实现更优的温度分布、提高锂电池热管理效率等方面的优势。

基于KULI仿真对某电池热管理系统的分析

利用KULI仿真软件建立了某电池热管理系统仿真模型,该模型中包含了空调制冷系统的压缩机、电池冷却器、冷凝器、膨胀阀、冷凝风扇、管路等零部件,所有零部件模型均基于其现有技术参数、数模尺寸和实测的试验台架数据;模型建立后冷凝器和电池冷却器需要进行模型标定,保证仿真数据与台架数据在一定的允差范围内,证明该仿真模型的准确性;最终基于真实零部件数据搭建电池冷却液循环和空调制冷剂循环的耦合仿真模型。模型建立后,便可改变不同的边界条件如环境温度、风扇档位、压缩机转速、冷却液温度等,仿真得出系统的各项性能参数。最终实现研究不同的边界条件对电池热管理系统性能和经济性影响的目的。

电动汽车电池包热管理系统研究

电池包作为电动汽车的动力来源,对于保障电池运行安全和延长电池使用寿命至关重要。该文对电动汽车电池包热管理系统进行概述,分析电动汽车电池包热管理系统设计要点,论述电动汽车电池包热管理系统具体设计及测试,通过热仿真和试验测试验证系统在各种工况下的有效性和可靠性,为电池包的性能优化和安全性提升提供助力。

新能源汽车动力电池热管理系统设计研究

作为新能源汽车的核心部件,动力电池热管理系统的性能直接影响电池的安全性、工作效率和使用寿命。该文对新能源汽车动力电池热管理系统进行概述,分析新能源汽车动力电池热管理系统存在的问题,提出新能源汽车动力电池热管理系统设计策略,以提高电池运行安全性,促进新能源汽车产业健康、可持续发展。

氢燃料电池应急电源车热管理系统的研制

介绍了一种在氢燃料电池应急电源车中通过对热能的管理与合理利用来保证燃料电池安全高效地运行和固态储氢装置达到预期的吸/放氢速度和容量系统的研制方案。通过热管理系统对燃料电池进行冷却、散热,把燃料电池温度维持在高效和安全区间,并通过换热过程,把燃料电池经过冷却、散热后的冗余热量传导到固态储氢装置,使固态储氢装置的温度基本达到理论值,通过对热能的管理与合理利用来保证吸/放氢速度和容量,通过对热能的综合管理与合理利用来保证氢燃料电池应急电源车安全高效地运行。

储能锂电池系统综合管理研究进展

锂电池系统是新型储能系统的重要组成部分,电池管理技术对确保电池系统的安全、高效运行和延长使用寿命具有重要意义。从电池系统的模型、状态、故障、一致性、热管理等层面出发,综述了锂电池管理的研究进展。在电池模型方面,分析总结了电池在电、热、力等特性的建模及高效计算方法。对于电池的状态估计,总结了基于模型、数据驱动以及两者相结合的状态估计方法以及各自的优缺点,分析了构建数据驱动与电池领域知识融合框架的未来发展前景。在电池故障方面,分析了电池系统不同故障特征、类型、触发机制和诊断方法,对电池系统在早期故障预警、故障检测灵敏度提升等方面进行了展望。对于电池系统的一致性,总结分析了在均衡拓扑和均衡策略两个方面的研究现状,并对电池重构在均衡、快充、能量利用提升、故障隔离等方面的应用进行了分析。在电池热管理方面,分析了高温冷却以及低温加热的方法,并对热管理系统的优化设计和控制策略进行了总结,对开发高效换热、轻量化以及低能耗的先进热管理系统进行了探讨。此外,对电池管理系统的新技术和应用场景进行了概述,分析了数字孪生技术以及储能综合管理在电池系统上的应用,为未来电池管理的发展提供了参考。