電池系統(tǒng)加熱方法的案例
電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池系統(tǒng)加熱方法研究進(jìn)展
來(lái)源：《電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池系統(tǒng)加熱方法研究進(jìn)展》
電池系統(tǒng)的加熱方式主要分為兩種，內(nèi)部加熱法和外部加熱法。內(nèi)部加熱方式是通過(guò)電池電阻或電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)等直接對(duì)電池內(nèi)部進(jìn)行加熱，該方法加熱效率高，能耗低。外部加熱方式，即通過(guò)外部加熱組件產(chǎn)生熱量，從外部對(duì)電池進(jìn)行加熱，主要加熱方式有氣體加熱、液體加熱、電阻式加熱等。外部加熱簡(jiǎn)單，效率相對(duì)較低。
1 內(nèi)部加熱方式
電池內(nèi)部加熱不受電池箱尺寸和空間以及安裝方式限制，同一類(lèi)型電芯，每個(gè)電芯的加熱功率基本相同，熱量從內(nèi)部產(chǎn)生，加熱均勻，但須配套高低頻加載控制電路裝置或者外控電路。
1.1 高/低頻交流電加熱
TA.Stuart和A.Hande等最早提出利用低頻或高頻交流電對(duì)氫鎳或鉛酸電池進(jìn)行內(nèi)部加熱，其中低頻交流電的頻率是60Hz，高頻交流電的頻率是10~20kHz。主要原理是通過(guò)電池自身的電阻進(jìn)行加熱，在電池組通交流電的同時(shí)可以對(duì)電池進(jìn)行充電和放電。低頻交流電的裝置體積相對(duì)于高頻交流電體積較為龐大，較難實(shí)現(xiàn)裝車(chē)，并且有人指出，低頻交流電會(huì)使電池內(nèi)部發(fā)生電離，電池壽命降低，但未有數(shù)據(jù)證實(shí)。針對(duì)鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)，有多項(xiàng)類(lèi)似加熱的專(zhuān)利出現(xiàn)，由于涉及到交流電產(chǎn)生裝置的成本、質(zhì)量、安裝空間等限制，目前該種方法還沒(méi)有在電動(dòng)汽車(chē)上批量應(yīng)用。
1.2 電池內(nèi)部放電加熱
Wang等開(kāi)發(fā)出一種具有快速自發(fā)熱功能的鋰離子電池。在電池中設(shè)計(jì)了鎳箔作為第三極，只要環(huán)境溫度低于0℃，正極和第三極就會(huì)形成放電回路，產(chǎn)生熱量對(duì)電池進(jìn)行加熱；電池內(nèi)部溫度超過(guò)0℃，第三極斷開(kāi)，電池回到工作狀態(tài)。電池從－30℃加熱到0℃，只要30s，同時(shí)消耗5.5%的電量，效率高，時(shí)間短，有望應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)上解決低溫嚴(yán)寒應(yīng)用，加熱結(jié)構(gòu)和原理見(jiàn)圖1。
展開(kāi) 基于電動(dòng)汽車(chē)電池加熱器的控制方法優(yōu)化
目前電池的加熱方式主要分為內(nèi)部加熱和外部加熱兩種。內(nèi)部加熱主要包含高低頻交流電加熱和電池內(nèi)部放電加熱，加熱方式主要通過(guò)電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生熱量直接對(duì)電池進(jìn)行加熱，該方式加熱效率高，能耗低，但是對(duì)電池自身性能要求高且控制復(fù)雜。
外部加熱主要包括熱風(fēng)加熱、液體加熱、加熱膜加熱和外置加熱器（PositiveTemperatureCoefficient，PTC）加熱，加熱方式通過(guò)外部加熱組件產(chǎn)生熱量，從外部對(duì)電池進(jìn)行加熱，該方式能效低，加熱時(shí)間長(zhǎng)，但是加熱簡(jiǎn)單，更加安全實(shí)用。
本文采用的是外部加熱的方法，通過(guò)PTC將水溫加熱到較高的溫度，加熱后的熱水流經(jīng)電池內(nèi)部，與電池進(jìn)行熱交換實(shí)現(xiàn)電池的加熱功能。本文將針對(duì)PTC的特性進(jìn)行研究，并提出一種PTC的控制方法實(shí)現(xiàn)電池低溫加熱的功能，從而提升整車(chē)的動(dòng)力性和續(xù)航能力。
1、電池低溫加熱系統(tǒng)介紹本文以某款純電動(dòng)汽車(chē)為研究對(duì)象，該車(chē)型的電池加熱系統(tǒng)主要由動(dòng)力電池、加熱器PTC、水泵、PTC水溫傳感器以及相關(guān)的管路組成，見(jiàn)圖1。動(dòng)力電池采用一款容量為170Ah的三元鋰離子電池，在檢測(cè)到電池的溫度低于一定值后進(jìn)入低溫加熱模式，請(qǐng)求PTC工作，通過(guò)調(diào)節(jié)PTC的不同加熱檔位將PTC的水溫控制在目標(biāo)溫度區(qū)間，在PTC工作的同時(shí)請(qǐng)求水泵運(yùn)轉(zhuǎn)提供7L/min的流量，使冷卻液流經(jīng)電池內(nèi)部與電池進(jìn)行熱量交換實(shí)現(xiàn)電池的加熱功能。
本系統(tǒng)的核心是通過(guò)控制PTC工作將水溫加熱到一個(gè)目標(biāo)溫度值并維持在目標(biāo)值附近。本文設(shè)定的加熱目標(biāo)溫度區(qū)間是45-50℃，設(shè)定的目標(biāo)值過(guò)低會(huì)導(dǎo)致加熱效率過(guò)低，設(shè)置過(guò)高會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部溫差過(guò)大，通過(guò)請(qǐng)求PTC以不同的檔位進(jìn)行加熱來(lái)維持冷卻液在目標(biāo)溫度區(qū)間內(nèi)。2、PTC介紹2.1 PTC檔位介紹PTC加熱器，是一類(lèi)以鈦酸鋇（BaTiO3）鈦酸鍶（SrTiO3），鈦酸鉛（PbTiO3）為基本組成的半導(dǎo)體陶瓷。
展開(kāi) FEV采用“電池到模塊”方法 推出創(chuàng)新型高性能電池系統(tǒng)
蓋世汽車(chē)訊 6月10日，全球領(lǐng)先汽車(chē)和動(dòng)力系統(tǒng)硬件和軟件開(kāi)發(fā)服務(wù)供應(yīng)商FEV采用“電池到模塊”（cell-to-module）的方法推出一種創(chuàng)新型高性能電池系統(tǒng)，可應(yīng)用于混動(dòng)汽車(chē)。除成本和封裝優(yōu)化的T骨設(shè)計(jì)外，該模塊化、高度集成的概念系統(tǒng)還采用創(chuàng)新型主動(dòng)母線(xiàn)冷卻技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)最高功率密度。該電池系統(tǒng)功率密度高達(dá)2 kW/kg，能量為2 kWh，且重量?jī)H為50kg時(shí)，可以提供功率100kW，因此可很好地為混動(dòng)汽車(chē)提供支持。
（圖片來(lái)源：FEV）
帶集成冷卻功能的T骨結(jié)構(gòu)
FEV和沃爾沃汽車(chē)公司示范并驗(yàn)證了該電池概念。此概念基于中央、功能集成的T骨元件創(chuàng)建，可用于具有集成冷卻功能的電池機(jī)械結(jié)構(gòu)，從而提供成本、重量和封裝均優(yōu)化的模塊設(shè)計(jì)。
FEV集團(tuán)首席執(zhí)行官Stefan Pischinger教授表示：“該系統(tǒng)顯著減少了組件數(shù)量和組裝步驟。我們還為功能集成的T骨結(jié)構(gòu)元件選擇了擠壓工藝，從而確保高度靈活性，并進(jìn)一步推動(dòng)降低成本。此外，該模塊采用緊湊設(shè)計(jì)，可堆疊多個(gè)模塊。”
電芯可通過(guò)導(dǎo)熱粘合劑連接到T骨結(jié)構(gòu)的兩側(cè)。為使電芯與T骨載體電絕緣，還采用了粉末涂層。通過(guò)這種方式，該涂層和導(dǎo)熱粘合劑的層厚可使得冷卻劑和電池電芯間的熱接觸電阻達(dá)到最小。
為補(bǔ)償電池在T骨結(jié)構(gòu)元件長(zhǎng)度導(dǎo)致的電芯容差，以及使電池電芯外殼彼此絕緣，每個(gè)電池電芯間都會(huì)采用自粘壓縮泡沫。為了將電池組機(jī)械地固定到載體上，它們通過(guò)兩個(gè)端板被壓到一個(gè)既定長(zhǎng)度，然后通過(guò)穿過(guò)端板的螺釘固定到T骨結(jié)構(gòu)元件的端件上。
展開(kāi) 電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池均衡方法研究 附電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)譚曉軍下載
根據(jù)當(dāng)前我國(guó)對(duì)于均衡裝置的電流評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，組合電池的電流應(yīng)當(dāng)是動(dòng)力電池的0.05倍或者0.1倍，在此區(qū)間內(nèi)是比較合適的。
3.2均衡結(jié)果
組合電池的內(nèi)部差異會(huì)影響電動(dòng)汽車(chē)的運(yùn)行效率與安全性，因此為了減少電池荷電狀況的異常，采用均衡裝置將組合電池進(jìn)行連接，改善電池的性能，增長(zhǎng)電池的使用周期。例如對(duì)28組12Ah、336V的鎳氫組合電池進(jìn)行電源輸出，經(jīng)過(guò)測(cè)量和得出電壓差異值低于0.05V。此外，將該組合電池的電壓降低到電池荷電狀況的10%，將此范圍內(nèi)的所有組合電池進(jìn)行對(duì)比，就可以得出組合電池的均衡前后電壓差異指數(shù)為50mA，說(shuō)明均衡效果顯著。再者，組合電池的均衡前電壓小于均衡后的電壓，并且動(dòng)力電池的容量上升49Ahs，同比增加16%。得出如果上述組合電池不進(jìn)行均衡處理，就會(huì)導(dǎo)致電池差異性越發(fā)嚴(yán)重，使得動(dòng)力電池的輸出功率大大降低。
4結(jié)語(yǔ)
本文就當(dāng)前電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的均衡中存在的問(wèn)題進(jìn)行闡述，并使用上述均衡方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將12Ah、336V的鎳氫組合電池采用集中均衡與分散均衡的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)結(jié)果所得的電壓差異都小于0.05V，符合均衡檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)。從另一方面說(shuō)明采用均衡方式解決組合電池之間額不平衡差異是十分有效的。但是如果在進(jìn)行解決的過(guò)程中，由于組合電池的數(shù)目較大，導(dǎo)致動(dòng)力電池的內(nèi)部差異過(guò)大，此時(shí)應(yīng)當(dāng)將組合電池的規(guī)格、體積、質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)一，加設(shè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)，及時(shí)尋找出其中存在問(wèn)題的組合電池，能夠在一定程度彌補(bǔ)均衡方式的不足之處。
下載地址：電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)譚曉軍
展開(kāi) 
動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)性能試驗(yàn)方法
1 范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)性能的試驗(yàn)方法。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于乘用車(chē)用動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)，商用車(chē)用動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)可以參考。
2 規(guī)范性引用文件
下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。
GB/T 2900.41-2008 電工術(shù)語(yǔ) 原電池和蓄電池
GB/T 19596-2017 電動(dòng)汽車(chē)術(shù)語(yǔ)（ISO 8713:2002,NEQ）
GB/T 31467.2電動(dòng)汽車(chē)用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng) 第2部分：高能量應(yīng)用測(cè)試規(guī)程
QC/T 468-2010 汽車(chē)散熱器
GB/T 18386-2017 電動(dòng)汽車(chē) 能量消耗率和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法
GB 18352.6-2016 輕型汽車(chē)污染物排放限制及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）
3 術(shù)語(yǔ)和定義
GB/T 2900.41-2008、GB/T 19596-2017中界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。
3.1 動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng) battery thermal management system
綜合運(yùn)用各種技術(shù)手段，具備動(dòng)力電池冷卻、加熱、保溫和均溫等功能，保證動(dòng)力電池在不同環(huán)境下正常工作的系統(tǒng)。同時(shí)，該系統(tǒng)可以在動(dòng)力電池發(fā)生熱失控時(shí)提供報(bào)警信號(hào)，具備安全防護(hù)功能。通常，動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)包括主動(dòng)式熱管理系統(tǒng)和被動(dòng)式熱管理系統(tǒng)兩種。
3.2 被動(dòng)式熱管理系統(tǒng) passive thermal management systems
基于熱傳導(dǎo)、熱輻射、熱對(duì)流等熱量傳輸原理，只依靠冷卻或加熱流體因?yàn)闇囟纫蛩鼐徛鲃?dòng)自然完成熱量輸入輸出交換的熱管理系統(tǒng)。該類(lèi)系統(tǒng)通常適用于單體產(chǎn)熱量小于5W的電池。
展開(kāi) 動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)性能試驗(yàn)方法
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)性能的試驗(yàn)方法。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于乘用車(chē)用動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)，商用車(chē)用動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)可以參考。
2 規(guī)范性引用文件
下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。
GB/T 2900.41-2008 電工術(shù)語(yǔ) 原電池和蓄電池
GB/T 19596-2017 電動(dòng)汽車(chē)術(shù)語(yǔ)（ISO8713:2002,NEQ）
GB/T 31467.2電動(dòng)汽車(chē)用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng) 第2部分：高能量應(yīng)用測(cè)試規(guī)程
QC/T 468-2010 汽車(chē)散熱器
GB/T 18386-2017 電動(dòng)汽車(chē) 能量消耗率和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法
GB 18352.6-2016 輕型汽車(chē)污染物排放限制及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）
3 術(shù)語(yǔ)和定義
GB/T 2900.41-2008、GB/T 19596-2017中界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。
3.1 動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng) battery thermal managementsystem
綜合運(yùn)用各種技術(shù)手段，具備動(dòng)力電池冷卻、加熱、保溫和均溫等功能，保證動(dòng)力電池在不同環(huán)境下正常工作的系統(tǒng)。同時(shí)，該系統(tǒng)可以在動(dòng)力電池發(fā)生熱失控時(shí)提供報(bào)警信號(hào)，具備安全防護(hù)功能。通常，動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)包括主動(dòng)式熱管理系統(tǒng)和被動(dòng)式熱管理系統(tǒng)兩種。
3.2 被動(dòng)式熱管理系統(tǒng) passive thermal management systems
基于熱傳導(dǎo)、熱輻射、熱對(duì)流等熱量傳輸原理，只依靠冷卻或加熱流體因?yàn)闇囟纫蛩鼐徛鲃?dòng)自然完成熱量輸入輸出交換的熱管理系統(tǒng)。該類(lèi)系統(tǒng)通常適用于單體產(chǎn)熱量小于5W的電池。
展開(kāi) 鋰離子電池組液冷測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)值-實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)
鋰離子電池（LIB）由于具有高能量容量、低自放電率和無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用作電動(dòng)汽車(chē)的儲(chǔ)能系統(tǒng)。然而，溫度嚴(yán)重影響鋰離子電池的容量和壽命。較低的溫度可能導(dǎo)致電池退化，而較高的溫度可能引發(fā)熱失控，從而造成安全隱患。
當(dāng)前，對(duì)BTMS的研究根據(jù)冷卻方式主要分為風(fēng)冷、液冷、相變材料（PCM）冷卻等三大類(lèi)。風(fēng)冷具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于封裝、維護(hù)成本低、能耗低等特點(diǎn)。雖然提供相對(duì)較低的熱交換能力，但該冷卻系統(tǒng)在 LIB 系統(tǒng)中得到了很好的采用，對(duì)在較高電流速率下進(jìn)行快速充電和放電操作的要求不高。液冷式一般傳熱系數(shù)較高，溫度分布均勻，根據(jù)電池表面是否與傳熱流體直接接觸，液冷方式一般分為直接接觸式和間接接觸式液冷。與間接接觸冷卻相比，直接接觸液體冷卻使用介電流體有效地去除電池熱量，具有很大的緊湊性和高冷卻速率，但在商業(yè)應(yīng)用中可能不實(shí)用。另一方面，間接接觸冷卻更容易實(shí)施，并且使用較低粘度的流體以減少泵功率需求，并且已被廣泛采用和研究，具有液體冷板（LCP），波浪管和熱管。PCM 冷卻本身是一種被動(dòng)熱管理類(lèi)型，具有運(yùn)行成本較低和溫度均勻性較高的優(yōu)點(diǎn)。PCM 冷卻使用大量潛熱，這些潛熱可以存儲(chǔ)在材料中以維持電池溫度，并能夠降低 LIB 電池組的最高溫度和溫差。然而，純PCM由于導(dǎo)熱系數(shù)較低，容易產(chǎn)生過(guò)多的熱量積累，從而大大增加了熱系統(tǒng)的重量。將泡沫金屬和翅片應(yīng)用于 PCM 被動(dòng)冷卻中，以增強(qiáng) PCM 的傳熱，證明 PCM、泡沫金屬和翅片的組合可以有效提高 LIB 的熱性能并將溫度保持在較低水平。在 PCM 壁上耦合了石墨烯增強(qiáng)的高導(dǎo)熱金屬隔板，該系統(tǒng)可以有效地將 4C 充電期間的最高溫度限制在 55°C 以下。
展開(kāi) 刀片電池系統(tǒng)的拆解2 電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)
7月份寫(xiě)了這篇文章《刀片電池系統(tǒng)的拆解1 電子電氣設(shè)計(jì)》，今天接著梳理一下電池管理系統(tǒng)。我盡量客觀地分享，歡迎大家在留言區(qū)暢所欲言。
一、刀片電池系統(tǒng)的采樣線(xiàn)路
（1）從整體的基本線(xiàn)路連接來(lái)看，刀片電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，是在電芯層面提高集成效率，也正是這樣，比亞迪似乎把CMU這個(gè)部件當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)來(lái)用，如下圖所示。
圖1 EV的刀片系統(tǒng)在采樣系統(tǒng)環(huán)節(jié)省略了采樣線(xiàn)
這個(gè)電池系統(tǒng)由于長(zhǎng)度很長(zhǎng)，用了大量的PCB來(lái)實(shí)現(xiàn)連接的功能（每塊CMU有22個(gè)采樣點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)11節(jié)電池的采樣），由于刀片電池是多節(jié)串聯(lián)，所以使用的CMU是根據(jù)總電量和串?dāng)?shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)的。
圖2 CMU的情況
（2）CMU的設(shè)計(jì)
下面有一張圖，CMU通過(guò)激光焊接的方式固定在了電芯的輸出極上面，也達(dá)到了把CMU支撐起來(lái)的效果。整塊板主要包含AFE和菊花鏈的芯片。在這里最重要的是，比亞迪把均衡電路給干掉了，沒(méi)有放電電阻、沒(méi)有控制放電電阻的三極管。只保留輸入的濾波電路和通信電路。這個(gè)CMU的設(shè)計(jì)，有幾點(diǎn)特殊的地方：
均衡電路的設(shè)計(jì)
似乎也沒(méi)有電芯溫度的采樣，只靠AFE的板載溫度傳感器來(lái)替代
備注：這個(gè)可以大家一起來(lái)討論下，從長(zhǎng)期的演進(jìn)來(lái)看，BMS不帶均衡可以么？比亞迪在三元版本的產(chǎn)品中還是帶著均衡電路的，到了刀片電池的版本
圖3 刀片電池系統(tǒng)的CMU
二、主控電路
我目前找到的資料顯示，刀片電池系統(tǒng)主要分兩個(gè)版本，分別為3連接器和4連接器。兩個(gè)版本相同的部分是：CMU通信電路接口、對(duì)外通信控制接口、兩個(gè)繼電器控制和電流Shunt的接口三部分。
展開(kāi) 解讀小鵬汽車(chē)：電池預(yù)加熱技術(shù)
電池溫度影響行駛里程
實(shí)際上，低溫也同樣帶來(lái)電池的放電能力降低。較低的電池溫度，完全抑制了電池的放電能力，影響的不僅僅是續(xù)航里程，甚至車(chē)輛的動(dòng)力性，能量回收等。
我們以常見(jiàn)的鋰離子電池為例：
鋰離子電池工作原理本質(zhì)上是內(nèi)部正負(fù)極與電解液之間的氧化還原反應(yīng)，在低溫下電極表面活性物質(zhì)嵌鋰反應(yīng)速率減慢、活性物質(zhì)內(nèi)部鋰離子濃度降低，這將引起電池平衡電勢(shì)降低、內(nèi)阻增大、放電容量減少，極端低溫情況甚至?xí)霈F(xiàn)電解液凍結(jié)、電池無(wú)法放電等現(xiàn)象，極大的影響電池系統(tǒng)低溫性能，造成電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力輸出性能衰減和續(xù)駛里程減少。
此外，在低溫環(huán)境下充電容易在負(fù)極表面形成鋰沉積，金屬鋰在負(fù)極表面積累會(huì)刺穿電池隔膜造成電池正負(fù)極短路，威脅電池使用安全，電動(dòng)汽車(chē)電池系統(tǒng)低溫充電安全問(wèn)題極大的制約了電動(dòng)汽車(chē)在寒冷地區(qū)的推廣。
鋰電池內(nèi)部反應(yīng)過(guò)程示意圖
有沒(méi)有一種技術(shù)可以緩解上面的問(wèn)題？
通過(guò)以上信息可以看到，新能源汽車(chē)在沒(méi)有電池熱管理或者熱管理做的不好的情況下，對(duì)電動(dòng)車(chē)的性能影響有多大。當(dāng)然，隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的電動(dòng)汽車(chē)，基本上都有電池熱管理系統(tǒng)。而電池的熱管理系統(tǒng)的最終目的，簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是為了讓電池的溫度盡量處于最適宜它的工作溫度。
電池熱管理的必要性取決于車(chē)輛選用的不同的電池類(lèi)似，以及不通電池的發(fā)熱率、能量效率和性能對(duì)溫度的敏感性。熱管理包括升溫和降溫，同樣重要。電池預(yù)加熱技術(shù)，是電池熱管理中的重要組成部分，是為了讓電池在溫度較低時(shí)，可以快速將電池溫度上升到最佳工作溫度的技術(shù)。
通常來(lái)說(shuō)，包括這樣幾種主流的電池加熱方式：
電池自然發(fā)熱加熱
利用電池自身工作，放電或充電時(shí)，產(chǎn)生的熱量，來(lái)提高電池的溫度。這種方式加熱，效果慢，有時(shí)候往往車(chē)都用完了，電池溫度還沒(méi)上來(lái)。
展開(kāi) 研究表明：利用燃料電池產(chǎn)生的廢熱 可以解決汽車(chē)內(nèi)部加熱問(wèn)題
使用電加熱元件可能導(dǎo)致能耗過(guò)高，影響傳統(tǒng)電動(dòng)車(chē)輛的續(xù)航里程。那么，是否可以使用燃料電池產(chǎn)生的廢熱來(lái)加熱客艙呢？
（圖片來(lái)源：myFC）
據(jù)外媒報(bào)道，myFC公司以這些問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，與輕型電動(dòng)運(yùn)輸車(chē)輛制造商Inzile、鋁業(yè)公司Gr?nges AB、熱調(diào)節(jié)解決方案系統(tǒng)供應(yīng)商APR Technologies AB以及電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商Abtery AB ，共同參與HYFCBAT可行性研究項(xiàng)目。該研究由瑞典戰(zhàn)略車(chē)輛研究計(jì)劃FFI共同資助。
基于現(xiàn)實(shí)的模擬研究表明，可以使用燃料電池產(chǎn)生的廢熱，來(lái)加熱卡車(chē)駕駛艙，并且不會(huì)產(chǎn)生不必要的電力損失。myFC的首席技術(shù)官 Sebastian Weber表示：“通過(guò)所開(kāi)發(fā)的模型，可以驗(yàn)證所選電池的容量和燃料電池的功率足以滿(mǎn)足要求。在低溫條件下，利用廢能加熱車(chē)輛駕駛艙，可將燃料電池的效率提高到75%。”
事實(shí)上，燃料電池在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生能量，同時(shí)也產(chǎn)生熱量，這些熱量可用于其他目的。Weber表示：“在寒冷天氣中，使用燃料電池的廢熱，不會(huì)影響車(chē)輛續(xù)航里程，相反會(huì)提高車(chē)輛效率。”
在該項(xiàng)目中，研究人員基于真實(shí)駕駛周期，分析了Inzile的最后一英里交付車(chē)輛（ Last Mile Delivery vehicle）。在這些車(chē)輛中，混合燃料電池和電池系統(tǒng)的尺寸已標(biāo)定，并設(shè)計(jì)了熱系統(tǒng)，以滿(mǎn)足加熱和冷卻需求。
據(jù)介紹，此項(xiàng)研究提供了如何實(shí)施和控制混合燃料電池和電池解決方案的良好規(guī)范，以及常規(guī)熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在寒冷天氣下使用，而不會(huì)影響續(xù)航里程。
展開(kāi) 脫硫脫硝裝置對(duì)焦?fàn)t加熱系統(tǒng)的影響
焦?fàn)t煙道吸力的穩(wěn)定,對(duì)維護(hù)焦?fàn)t橫向加熱均勻,有效控制焦?fàn)t砌體嚴(yán)密性,提高焦炭質(zhì)量,延長(zhǎng)焦?fàn)t壽命起著重要作用。煙道吸力的大小將直接決定最終進(jìn)入焦?fàn)t的空氣量,同時(shí)影響各燃燒分系統(tǒng)的壓力分布。
脫硫脫硝裝置改變了煙道吸力, 可能對(duì)焦?fàn)t加熱系統(tǒng)產(chǎn)生影響。對(duì)脫硫脫硝風(fēng)機(jī)存在故障時(shí)如何保證焦?fàn)t加熱系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)行了研究, 提出了保證焦?fàn)t安全穩(wěn)定運(yùn)行的措施。
隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格, 焦化廠煙氣脫硫脫硝的非常重要。為了達(dá)到《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的排放限值, 減少SO2和NOx的排放, 需要對(duì)焦?fàn)t排放的煙氣進(jìn)行處理。焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝裝置成為焦化廠必不可少的裝置。焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝裝置調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)了焦?fàn)t加熱系統(tǒng)不穩(wěn)定的問(wèn)題, 給生產(chǎn)帶來(lái)安全隱患, 所以要進(jìn)行深入研究, 以保證焦?fàn)t加熱系統(tǒng)與煙氣脫硫脫硝裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行。
1 焦?fàn)t加熱系統(tǒng)穩(wěn)定的意義
穩(wěn)定良好的加熱制度可以保證焦?fàn)t穩(wěn)產(chǎn)、低耗和長(zhǎng)壽。焦?fàn)t加熱是受多種因素影響的復(fù)雜過(guò)程, 焦?fàn)t操作、裝煤量、裝煤水分、煤氣溫度和組成、大氣溫度等都會(huì)影響焦餅成熟的均勻性。加熱用煤氣和空氣的穩(wěn)定配比對(duì)加熱制度也至關(guān)重要, 穩(wěn)定的煙道吸力是煤氣充分燃燒和避免中毒爆炸的必要條件。焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝裝置運(yùn)行后, 焦?fàn)t煙道吸力由煙囪改為風(fēng)機(jī)提供, 所以必須研究脫硫脫硝風(fēng)機(jī)存在故障時(shí)對(duì)焦?fàn)t加熱系統(tǒng)的影響。
2 脫硫脫硝運(yùn)行的重點(diǎn)關(guān)注問(wèn)題
從可研階段開(kāi)始, 通常主要關(guān)注脫硫脫硝技術(shù)的工藝原理、脫除效率、副產(chǎn)物及成本投資等情況。
在工藝方案的優(yōu)化和焦?fàn)t加熱系統(tǒng)所需的吸力切換速度方面還有待改進(jìn), 選擇了SDS干法脫硫技術(shù)和焦?fàn)t煙道閘板插入方式。
展開(kāi) 
注塑機(jī)加熱系統(tǒng)檢修要點(diǎn)
溫度控制器是加熱電路的核心。它的準(zhǔn)確性直接影響注塑產(chǎn)品質(zhì)量，尤其對(duì)溫度要求較準(zhǔn)的塑料非常重要，否則膠料就燒焦變色或燒傷。溫度控制器采集發(fā)熱筒的溫度信號(hào)，與設(shè)定溫度信號(hào)進(jìn)行比較，通過(guò)溫度控制器進(jìn)行控制，是否加溫或保溫。
熱電偶是采溫感應(yīng)元件，應(yīng)當(dāng)安裝可靠，插入溫度檢測(cè)孔位置適當(dāng)，熱電偶引導(dǎo)線(xiàn)連接也要牢固可靠。一般使用過(guò)程中，溫度控制表有一定誤差，可用溫度計(jì)測(cè)量來(lái)校核溫度控制精度，常用的膠料一般是誤差±10℃亦可使用。
溫度控制器最常見(jiàn)故障是控制失靈，主要是表內(nèi)繼電器觸點(diǎn)燒毛、燒結(jié)使溫度失靈，溫度控制不準(zhǔn)確。誤差范圍大由撥盤(pán)開(kāi)關(guān)故障引起或溫度表內(nèi)部集成電路性能變壞引起，還可由內(nèi)部電路如穩(wěn)壓二極管、電位器、精密電阻等故障引起。溫度表頭壞也導(dǎo)致失控。
檢修加熱電路，可由電源部分到發(fā)熱筒部分入手檢查，測(cè)量、調(diào)校電路以確定故障點(diǎn)及元器件，然后再更換損壞元器件最后再調(diào)試校正。更換元器件時(shí)要注意型號(hào)、形狀、規(guī)格及參數(shù)，尤其對(duì)熱電偶的分度號(hào)，發(fā)熱筒的功率以及并聯(lián)安裝等要注意。噴嘴加熱筒應(yīng)盡量避免受到漏膠的損壞。
展開(kāi) 在 COMSOL 中模擬瞬態(tài)加熱的方法
COMSOL Multiphysics? 軟件經(jīng)常被用來(lái)模擬固體的瞬態(tài)加熱。瞬態(tài)加熱模型很容易建立和求解，但它們?cè)谇蠼鈺r(shí)也不是沒(méi)有困難。例如，對(duì)瞬態(tài)加熱結(jié)果的插值甚至?xí)垢呒?jí) COMSOL? 用戶(hù)感到困惑。在這篇文章中，我們將探討一個(gè)簡(jiǎn)單的瞬態(tài)加熱問(wèn)題的模型，并利用它來(lái)深入了解這些細(xì)微差別。
一個(gè)簡(jiǎn)單的瞬態(tài)加熱問(wèn)題
圖1顯示了本文所討論主題的建模場(chǎng)景。在這個(gè)場(chǎng)景中，將一個(gè)空間上均勻分布的熱載荷施加在一個(gè)具有均勻初始溫度的圓柱體材料頂面的圓形區(qū)域內(nèi)。最開(kāi)始載荷很高，但在一段時(shí)間后會(huì)逐漸下降。除了施加熱載荷外，還添加了一個(gè)邊界條件來(lái)模擬整個(gè)頂面的熱輻射，它使零件重新冷卻。假設(shè)材料屬性(熱導(dǎo)率、密度和比熱)和表面輻射率在預(yù)期溫度范圍內(nèi)保持不變，并且假設(shè)沒(méi)有其他作用的物理場(chǎng)。我們的建模目標(biāo)是用它來(lái)計(jì)算圓柱體材料內(nèi)隨時(shí)間變化的溫度分布。
在 COMSOL 案例庫(kù)中的
硅晶片激光加熱
教程模型中，有一個(gè)類(lèi)似的建模場(chǎng)景，但請(qǐng)記住，本文討論的內(nèi)容適用于任何涉及瞬態(tài)加熱的情況。
圖1.頂面有一個(gè)熱源的圓柱體材料幾何模型。
盡管我們很想通過(guò)繪制圖1中所示的精確幾何結(jié)構(gòu)開(kāi)始建立模型，但我們可以從一個(gè)更簡(jiǎn)單的模型開(kāi)始。在圖1中，可以看到幾何體和載荷是圍繞中心線(xiàn)軸向?qū)ΨQ(chēng)的，所以我們可以合理地推斷，解也將是軸向?qū)ΨQ(chēng)的。因此，我們可以將模型簡(jiǎn)化為二維軸對(duì)稱(chēng)建模平面。
在中間的圓形區(qū)域內(nèi)，熱通量是均勻的。最簡(jiǎn)單的建模方法是通過(guò)在二維域的邊界上引入一個(gè)點(diǎn)來(lái)修改幾何形狀。這個(gè)點(diǎn)將邊界劃分為受熱和未受熱的部分。在幾何形狀上增加這個(gè)點(diǎn)，可以確保所產(chǎn)生的網(wǎng)格與熱通量的變化完全一致。考慮到這些，我們可以創(chuàng)建一個(gè)等效于三維模型的二維軸對(duì)稱(chēng)計(jì)算模型(圖2)。
圖2.相當(dāng)于三維模型的二維軸對(duì)稱(chēng)模型。顯示的是默認(rèn)網(wǎng)格。
展開(kāi) 焦?fàn)t加熱空氣過(guò)剩系數(shù)的測(cè)量方法
二、采樣方法
1、爐頂采樣使用石英管或直徑6～8mm的不銹鋼管，小煙道使用陶瓷管。
2、在加熱制度穩(wěn)定的情況下，交換后5分鐘取樣，交換前3分鐘停止取樣。
3、將取樣球膽內(nèi)的空氣排除干凈。
4、用排氣球排出取樣管內(nèi)的空氣和廢氣，并用待取的廢氣洗凈采樣管和球膽取樣。
5、將球膽接在雙聯(lián)球排氣口上打開(kāi)球膽嘴上的夾子，反復(fù)擠壓排氣球，使廢氣進(jìn)入球膽內(nèi)，約充滿(mǎn)球膽的三分之二即可，然后用彈簧夾夾住球膽，撥出取樣管，蓋好取樣孔。
三、奧式氣體分析操作
1、檢查儀器各部連接處及旋塞，吸收管內(nèi)液面調(diào)節(jié)至下標(biāo)線(xiàn)處，提高水準(zhǔn)瓶，將刻度管內(nèi)液面升至刻度線(xiàn)，檢查氣密性。
2、將球膽接在梳型管末端，打開(kāi)球膽的夾子。
3、打開(kāi)三通旋塞，使球膽與梳型管相通，液位瓶下落將球膽內(nèi)的氣體吸入量氣瓶?jī)?nèi)，旋轉(zhuǎn)三通旋塞，使梳型管與大氣相通；提起液位瓶，排出管內(nèi)氣體，如此重復(fù)操作三次，置換出瓶?jī)?nèi)空氣。
4、待排除管內(nèi)氣體后，立即旋轉(zhuǎn)三通旋塞，使球膽與梳型管相通，下落液位瓶，使球膽內(nèi)廢氣吸入量氣瓶?jī)?nèi)，吸入量稍多于100ml，關(guān)閉與球膽相連的三通旋塞，稍微打開(kāi)與大氣相連的三通旋塞，待管內(nèi)壓力與大氣壓力平衡后，移動(dòng)液位瓶，使瓶?jī)?nèi)液面與量氣瓶液面保持在零刻度處，確認(rèn)廢氣量為100ml關(guān)閉與大氣相連的三通旋塞。
5、依次打開(kāi)第一吸收瓶（吸收CO2）上的旋塞，反復(fù)升降液位瓶使廢氣壓入和抽出吸收瓶，直到廢氣中二氧化碳(CO2)被吸收完全，即兩次讀出剩余廢氣體積不變，其廢氣體積減少部分即是二氧化碳(CO2)在廢氣中的體積百分?jǐn)?shù)。按著同樣操作分別依次吸收氧氣(O2)和一氧化碳(CO)。
展開(kāi) 某鋼廠二棒線(xiàn)及二高線(xiàn)加熱爐長(zhǎng)路徑管道系統(tǒng)阻力計(jì)算 ￥15
本次模擬對(duì)象為某鋼廠二棒線(xiàn)及二高線(xiàn)加熱爐管道及除塵器，共2套系統(tǒng)：1）煤煙脫硫除塵系統(tǒng)；2）空煙脫硫除塵系統(tǒng)；煤煙系統(tǒng)中二棒加熱爐煤煙及2臺(tái)高線(xiàn)加熱爐煤煙共3路煙氣混合后進(jìn)入SDS脫硫除塵裝置，經(jīng)脫硫除塵后通過(guò)引風(fēng)機(jī)排放；空煙系統(tǒng)中二棒加熱爐空煙及2臺(tái)高線(xiàn)加熱爐空煙共3路煙氣混合后進(jìn)入SDS脫硫除塵裝置，經(jīng)脫硫除塵后通過(guò)引風(fēng)機(jī)排放。現(xiàn)采用CFD技術(shù)對(duì)上述兩套系統(tǒng)100%負(fù)荷及50%負(fù)荷時(shí)，各支管阻力、母管及脫硫除塵系統(tǒng)總阻力計(jì)算。
長(zhǎng)路徑管路建模分析時(shí)，管路幾何建模簡(jiǎn)化原則：保留關(guān)鍵特征（彎頭、閥門(mén)、變徑管），簡(jiǎn)化次要結(jié)構(gòu)（法蘭、小支管）。長(zhǎng)直管段可用等效粗糙度代替詳細(xì)幾何（節(jié)約計(jì)算資源）。
網(wǎng)格要求：近壁區(qū)網(wǎng)格y+≈30~300（壁面函數(shù)法）或y+≤1（低Re數(shù)模型）。彎頭、閥門(mén)處加密網(wǎng)格（邊界層至少3層），直管段可適當(dāng)粗化。
2、 計(jì)算模型及邊界條件
2.1 模型建立
根據(jù)圖紙進(jìn)行三維建模，含3路進(jìn)口管道及除塵器，模型如下：
圖1（a）煤煙系統(tǒng)三維模型
圖1（b）煤煙系統(tǒng)各監(jiān)測(cè)面位置
圖2（a）空煙系統(tǒng)三維模型
圖2（b）空煙系統(tǒng)各監(jiān)測(cè)面位置
2.2 邊界條件
計(jì)算參數(shù)如下，進(jìn)口邊界條件為速度進(jìn)口，各進(jìn)口速度見(jiàn)下表。出口邊界條件為壓力出口，壓力值為0Pa。湍流模型采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型，壁面函數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)，固壁面設(shè)置為無(wú)滑移壁面，濾袋設(shè)定為多孔介質(zhì)邊界。
展開(kāi) 