電池包冷卻系統
關注創建者：匿名 創建時間：2021-09-15
電池包冷卻系統的視頻教程
HyperWorks CFD仿真案例：電池包冷卻分析
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Altair電池包解決方案系列研討會之電池包系統級應用建模與數字孿生應用
Altair電池包解決方案系列研討會之電池包系統級應用建模與數字孿生應用 1.電池包數學建模方法； 2.基于電池系統模型的應用與分析； 3.電池包性能監控數字孿生應用與壽命預測。
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電池包冷卻系統的實例教程
鋰離子電池作為電動汽車（EV）的核心部件，廣泛應用于混合動力汽車（HEV）、插電式混合動力汽車（PHEV）和純電動汽車（BEV）。動力電池的性能很大程度上決定了整車的性能。電池的能量密度越高，電動汽車的續航能力就越好。高能量密度電池在充電和放電過程中會產生高熱量，如果熱量長時間聚集在一起，不僅會損害電池的使用壽命，還會增加熱失控的風險，嚴重時甚至會引起爆炸，危及人身安全。設計良好的電池熱管理系統（BTMS）可以有效散熱，提高車輛性能，保證車輛和駕駛員的安全。因此，電池熱管理系統具有重要的研究價值和理論意義。當前的研究主要集中在結構設計上，以降低系統的最高溫度為主要目的。然而，冷卻系統的體積對于電動汽車設計也很重要，卻很少受到關注。
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成果掠影
近期，新疆大學盧浩老師團隊提出了一種新的電池熱管理系統優化策略，該策略綜合考慮系統體積和冷卻性能，可以根據實際應用確定合適的熱管理策略。所提出的方法分為四個步驟：優化系統設計、建立計算代碼、多目標優化和綜合模擬決策。基于計算流體力學（CFD）的數值模擬用于驗證優化后系統的冷卻性能。與當前三種電池熱管理系統設計相比，體積最多減少了13.01%。穩定發熱過程中，最大溫差分別降低了65.79%、40.65%和63.69%，溫度均勻度分別提高了65.87%、34.93%和60.80%。電池組非穩態發熱情況下，5C放電倍率的時候，最大溫差下降2.28 K，最大溫差和溫度均勻性分別下降57.11%和49.15%。
展開 來源 | Journal of Energy Storage
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背景介紹
鋰離子電池已廣泛應用于電動汽車（EV）和儲能系統（ESS）等領域，其性能直接影響了系統運行的安全與效率。鋰離子電池具有能量密度高、循環壽命長、自放電率低、成本低、對環境友好等優點，但它們的性能對溫度非常敏感。熱安全性是限制電池發展的重要因素。通常情況下，電池模塊的最高溫度應保持在288~313 K之間，電池之間的最大溫差應控制在5 K以內，以保證電池穩定運行。
電池熱管理系統的特點主要包括體積小、成本低、安裝簡單、可靠性好等，也分為有源或無源、串聯或并聯等。無論是電池儲能系統還是混合儲能系統，電池都是主要組成部分。充電時，儲能系統充當負載，放電時，儲能系統充當發電機組，并且只能在一定的溫度范圍內放電和儲存電力。電池熱管理系統可以保證電池工作在最佳溫度范圍并保證電芯和模組的溫度均勻性，高溫會加劇電池內部的副反應，影響電池壽命甚至引發熱失控。然而低溫會導致內阻增大、容量下降，進而導致電池性能下降。因此，為了實現電池儲能系統的最佳性能，需要合適的電池熱管理系統。
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成果掠影
近期，吉林大學江彥老師團隊開發了一種高效的電池熱管理系統，可以控制電池模塊的溫度，從而提高整體性能。該研究針對由12節方形LiFePO4電池組成的電池模塊設計了不同類型的液冷熱管理系統。以計算流體動力學模擬為主要研究工具，提出了從傳熱和流動阻力兩個方面評價冷板性能的參數，以及冷卻面、入口數量和冷卻液方向對其冷卻效果進行了研究。
展開 鋰離子電池因其能量密度高、自放電率低、維護要求低、循環壽命長、重量輕、結構緊湊等特點，是目前電動汽車使用最廣泛的電源。然而，鋰離子電池的性能受工作溫度的影響很大。鋰離子電池理想的工作溫度范圍為25 ~ 40℃，不同電池之間的最高溫差小于5℃。在低溫或高溫環境下工作都會導致電池性能下降，壽命縮短，甚至熱失控。因此，一個優秀的電池熱管理系統(BTMS)對于保證鋰離子電池安全高效的運行狀態是非常必要的。
根據冷卻策略的不同，BTMS可分為被動冷卻系統、主動冷卻系統和被動與主動相結合的混合系統。在被動冷卻系統中，沒有任何額外的功耗，但它們也不能控制冷卻系統來改變冷卻速率。在鋰離子電池表面實施特殊的材料或散熱結構，以實現電池與外部環境之間的高傳熱能力。典型的例子包括自然空氣對流，相變材料(PCM)和熱管。
被動空氣冷卻的冷卻能力很低，不適合冷卻高能量密度的鋰離子電池。PCM在融凍過程中能夠儲存和釋放大量的能量，近年來受到越來越多的關注。將PCM裝入BTMS的主要優點是可以實現良好的電池溫度均勻性和靈活的幾何形狀。然而，PCM的低導熱性阻礙了電池的散熱速率，在高速率充放電條件下存在嚴重的隱患。因此開發出具有優異的散熱性能的新能源電車的電池熱管理系統是非常重要的。
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成果掠影
近期，哈爾濱工業大學馮宇教授團隊針對液冷電池熱管理系統(BTMS)取得新進展。由于常見的線性流道結構導致了嚴重的溫度分布不均勻。該團隊提出了一種具有多通道的新型錐形通道散熱器，以提高電池溫度均勻性，降低BTMS的功耗。團隊分析比較了8種不同設計的電池最高溫度和溫差、溫度不均分布參數和功耗性能，同時，分析了延遲冷卻策略對液冷系統溫度均勻性的影響。
展開 “XING Mobility憑借其獨特的浸沒式冷卻電池技術和產品，在CES 2024上首次亮相，正式標志著我們進入美國市場，”XING Mobility聯合創始人兼首席執行官Royce YC Hong表示。“我們致力于為全球市場提供更安全、更穩定的電池熱管理選擇，改寫工業電氣化的安全規范，實現全球高效可持續的未來。”
XING Mobility將在CES 2024期間在LVCC西廳6857號展位展示其產品和技術。同時，將于1月10日10：00-10：40在LVCC西館W219參加“電動汽車電池的未來”研討會。研討會將討論電動汽車電池的潛力，如何在打破尺寸限制的同時克服材料和成本帶來的挑戰，以及電動汽車電池的發展趨勢。
關于XING Mobility
XING Mobility是全球浸沒式冷卻電池技術的先驅，于2015年在臺灣成立。研發出全球唯一獲得專利的IMMERSIO浸沒式冷卻電池系統，可廣泛應用于各種電動汽車和儲能系統，為電池系統打造穩定安全的熱管理解決方案，為工業能源轉型提供更安全、更可靠的選擇。我們擁有20多個跨國合作伙伴和客戶，以及全球數十個汽車電動化項目和儲能系統項目，致力于擴展我們的浸沒式冷卻電池技術，并與我們的全球合作伙伴一起實現可持續的未來。官網：https://www.xingmobility.com/
相關信息
2018年，XingMobility以immersio電池組系統的形式推出了商用電動汽車浸入式冷卻的第一個例子。該技術涉及將鋰離子電池直接浸入不導電的液體冷卻劑中，并在此過程中實現電池溫度之間的有效分布和均勻性。Xing IMMERSIO使用3M Novec工程流體，該流體不易燃且不導電。
展開 仿真工作環境：30℃環境溫度下放電1小時
分析模型：
放電一小時溫度截面云圖（Z方向）
放電1小時速度截面云圖（Z方向）
放電1小時速度截面云圖（Y方向）
電池放電一小時溫度分布圖
電池放電一小時溫度分布圖
仿真結論
在此散熱方案下，大部分電池的溫度都處在40-45℃的區間之內，少數散熱條件較好的電池區域溫度低于40℃。在最高溫度可以接受的條件下，可以通過調整風機的風量和擺放來改善溫度的不均衡度。
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電池包冷卻系統的最新內容
來源 | XING Mobility官網
近日，先進電動汽車電池系統的領先供應商XING Mobility憑借其下一代浸沒式冷卻技術在CES 2024上掀起波瀾。XING Mobility由特斯拉和松下的資深人士創立，自2015年以來一直處于這種改變游戲規則的電池熱管理方法的最前沿。
浸沒式冷卻是一種改變游戲規則的電池熱管理方法。XING不依賴傳統的空氣或液體冷卻系統
來源 | Journal of Energy Storage
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背景介紹
開發和使用電動汽車是實現碳中和的最有效方法之一。鋰離子電池作為電動汽車（EV）的核心部件，廣泛應用于混合動力汽車（HEV）、插電式混合動力汽車（PHEV）和純電動汽車（BEV）。動力電池的性能很大程度上決定了整車的性能
來源 | Journal of Energy Storage
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背景介紹
鋰離子電池已廣泛應用于電動汽車（EV）和儲能系統（ESS）等領域，其性能直接影響了系統運行的安全與效率。鋰離子電池具有能量密度高、循環壽命長、自放電率低、成本低、對環境友好等優點，但它們的性能對溫度非常敏感。熱安全性是限制電池發展的重要因素
來源 | Thermal Science and Engineering Progress
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背景介紹
近年來，由于對化石燃料消耗和尾氣碳排放的日益關注，電動汽車的發展速度顯著加快。鋰離子電池因其能量密度高、自放電率低、維護要求低、循環壽命長、重量輕、結構緊湊等特點，是目前電動汽車使用最廣泛的電源
在取得電池包冷卻系統的完整信息后，AVL從模組的電-熱分析開始，開展詳細的3D評估。
Kim Yeow表示：“首先我們假定冷卻板和電芯間的熱傳遞路徑良好。Abaqus具備良好的接觸辨識及仿真能力，因此所有組件的接觸都能有效地描述清楚。
新能源汽車熱管理系統通常包括發動機冷卻系統，電機、電機控制器等功率器件冷卻系統，電池包冷卻/加熱系統，乘員艙降溫與采暖系統。熱管理物理架構解析從介質流、能量流、信號流三個方面展開。
主要應用在汽車領域及其他通用設備領域，兩者均支持高精度模型的求解分析
PICLS可進行PCB板級熱流分析，實現PCB級熱設計，具備實時仿真能力
通用的后處理模塊scPOST，支持上述軟件的仿真結果直接導入，能夠根據客戶需要快速地進行結果可視化，包括部件溫度云圖顯示、截面熱流數據顯示、流跡線顯示以及部件熱路徑考察，快速定位熱阻分布，實現產品的優化設計
??典型應用
電池包冷卻系統分析
分析中采用的前提和假設：
導熱率設置：
電芯導熱界面設置
注：材料的導熱率設定，如果是單一材料部件，如外殼等，根據部件所使用的實際材料的導熱率給定；如果是復合材料部件或多種材料組合的部件，而在3D模型中是通過簡化模型繪制的，則材料導熱率，按照集總參數法，根據經驗和理論折算給定當量導熱系數，如電芯等。
功耗設置及風機選用：
風機統一為最大風量15.87m3
1 熱管理的意義
隨著傳統內燃機汽車所造成的環境問題以及石油資源的緊缺情況日益突出，國家陸續推出相關政策的大力推動電動汽車?近些年電動汽車發展迅猛，產銷規模日益擴大?其中動力電池技術作為電動汽車發展的瓶頸，在電池技術上尋求突破是各大汽車廠商的共同目標?
目前主流的動力電池主要為鎳基電池和鋰電池?其中鋰電池(磷酸鐵鋰?三元鋰等)具有能量密度高?無記憶效應等優點，十分適合乘用車的使用需求，因而是目前各廠商的第一選擇
榮威E50
（1）概述
榮威E50電動冷卻系統分為2個獨立的系統，分別是逆變器（PEB）/驅動電動機冷卻系統、高壓電池包冷卻系統（ESS）。高壓電池包冷卻系統（ESS）已在模塊三的相關章節中講述過，這里不再贅述。
