電機冷卻系統熱管理
關注創建者：匿名 創建時間：2021-09-26
電機冷卻系統熱管理的視頻教程
Starccm儲能風冷/液冷系統熱管理設計策略與仿真-十二大專題電池儲能熱管理設計仿真入門進階45講
儲能液冷和風冷熱管理設計方法；熱管理零部件選項設計依據于實際項目。 電池包幾何前處理（針對不同的仿真工況，不同冷卻方式電池包的簡化的基本方法和原則，實列演示電池包箱體、液冷系統、風冷系統、模組等件的簡化過程。依據仿真需求對電池結構進行解析，合理的簡化提高仿真效率） .電池包網格劃分：主要講解不同網格生成器的作用及應用方法、網格尺寸定義技巧、網格質量評估、網格單元質量的評價、網格有效性的檢查。
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基于Fluent水冷+噴油甩油冷卻電機熱仿真
基于項目實戰Fluent油冷電機（噴油甩油）熱仿真教學； 掌握Fluent流動傳熱仿真的整個流程，電機熱仿真全流程計算設置方法，包括以下四個模塊： 1、幾何處理-SpaceClaim 2、網格劃分-FluentMeshing 3、計算-Fluent 4、后處理-CFDPost
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基于Fluent水冷+噴油甩油冷卻電機熱仿真 -幾何處理部分
掌握Fluent流動傳熱仿真的整個流程，電機熱仿真全流程計算設置方法，案例包括workbench源文件及計算設置的全過程錄屏。
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電機冷卻系統熱管理的實例教程
盧山、盧桂萍等基于V字型開發模式，對某插電式混合動力汽車整車熱管理控制策略進行開發研究，經過算法設計、模型開發、單元測試、功能驗證和實車驗證整個開發過程，保證各零部件的工作溫度在合理范圍內，符合其控制軟件的功能需求.李峰對某插電式混合動力汽車設計了一套利用發動機熱量給電池預熱、電機熱量給發動機預熱的方案，研究了基于發動機水溫、電機水溫、電池SOC不同而采用不同預熱模式的控制策略，從而提高了整車的能源利用效率.
然而，對于熱管理系統內執行部件的能耗研究較少.電子水泵、電動壓縮機、電子風扇等這些驅動熱管理系統工作的重要部件，本身需要消耗一定的電池電量.對這些部件，設計合理的控制邏輯，在滿足系統合理工作水溫的前提下，降低其本身能耗也甚為重要.
1 插電式混合動力汽車熱管理系統設計
本文針對某插電式混合動力汽車設計了一套整車電機冷卻熱管理系統，來保證動力系統、電池系統、空調系統在各模式/工況下的安全可靠運行.
該款插電式混合動力汽車的整車熱管理系統原理如圖1所示，該系統共有4個冷卻回路.分別是發動機冷卻及空調采暖系統回路；動力電池升溫/降溫系統回路；空調制冷系統回路；電機冷卻系統回路.
圖1 熱管理系統原理圖
發動機冷卻及空調采暖系統回路與傳統燃油車相比，在暖風支路增加了一個電子水泵和單向閥、水加熱PTC、以及一個三通閥，保證車輛在純電動模式下的乘員艙采暖需求.同時，在暖風支路并聯了一個板式換熱器，與動力電池升溫/降溫系統回路進行耦合換熱，從而保證動力電池的升溫需求.
動力電池升溫/降溫系統回路，是一個包含了板式換熱器、Chiller（動力電池冷卻器）、動力電池水冷板、電子水泵的回路系統.通過板式換熱器與發動機冷卻及空調采暖系統回路耦合換熱，保證動力電池的升溫需求.通過Chiller與空調制冷系統回路耦合換熱，保證動力電池的降溫需求.
展開 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。
02
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%。相關研究成果以“A flexible optimization study on air-cooled battery thermal management system by considering of system volume and cooling performance”為題發表于《Journal of Energy Storage》。
展開 來源 | Journal of Energy Storage
01
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。
02
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 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。結果表明，采用錐形通道散熱器結構可以改善BTMS的冷卻性能，而增加通道數可以改善熱性能，但代價是增加功耗。三道通道的錐形流形結構具有最佳的冷卻性能，在電池溫度和溫差限制內，其功耗比基礎降低了86.3%。
展開 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，而是將電池浸入特殊的介電液中。這種流體專為實現最佳傳熱而設計，直接包圍并包裹每個電池，確保均勻和快速的冷卻。
XING Mobility在CES 2024上的展示了三個全球領先的技術：
IMMERSIO?電池到電池組（CTP）架構：這種創新設計擁有高達200 Wh/kg的重力能量密度和高達400 Wh/L的體積能量密度，是世界上最高的。這一突破允許在不犧牲空間的情況下顯著提高乘用車的電池容量，從而有效地解決了里程焦慮問題。
IMMERSIO? XM25 電池系統：XM25 是首款量產的浸沒式冷卻電池組，可提供 25 kWh 的功率，可用于車輛和儲能系統 （ESS） 應用。廣泛的測試確保了其可靠性、環境適應性和高效的功率輸出。
史無前例的安全測試結果：XING Mobility將展示在100%充電狀態下對IMMERSIO?電池組進行的嚴格的針刺穿透安全測試的結果。值得注意的是，浸沒式冷卻技術成功地控制了熱失控，防止了火勢蔓延。該測試證明了XING Mobility電池無與倫比的安全性和穩定性。
XING Mobility在CES上的首次亮相恰逢其戰略性進入美國市場。此舉得益于久保田最近的投資和美國政府對清潔能源的關注，使XING Mobility能夠利用快速增長的電動汽車和工程機械市場。
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電機冷卻系統熱管理的相關專題、標簽、搜索
電機冷卻系統熱管理的最新內容
隨著非化石能源開發與儲能技術的跨越式發展，新能源汽車及高密度數據中心對儲能設備的能量密度提出了極高的要求。在充放電循環中，動力電池內部高能量密度的上升往往伴隨巨量熱流的產生。若無法及時耗散熱量，局部熱點的積聚不僅會加速電池老化，在極端工況下更易引發熱失控（Thermal Runaway），導致電池起火乃至爆炸的災難性后果。因此，構建高效、安全的熱管理系統是突破產業瓶頸的核心任務。
傳統的空氣冷卻與間接式液冷存在接觸熱阻大
*精彩直播預告
鋰電池作為主要動力電源之一已被廣泛應用于各個行業，因其高能量的特點，預防電池熱失控進行電池熱管理控制一直是被企業重點關注的問題。為了保證鋰電池的最佳性能、安全性和使用壽命，鋰電池必須在特定的溫度范圍內工作，而如何有效的預防鋰電池熱失控進行熱管理是企業面臨的嚴峻挑戰。海克斯康工業軟件旗下的Cradle CFD軟件可以為電池熱失控和熱管理提供全新解決方案
動力電池是什么？
動力電池即為工具提供動力來源的電源，多指為電動汽車、電動列車、電動自行車、高爾夫球車提供動力的蓄電池。動力電池是新能源汽車的核心部件，也是未來能源轉型的重要方向。?
動力電池對電流要求較高，?容量相對較大，?同時要求重量越輕越好。?動力電池的工作原理基于高能量和高功率、?高能量密度等特點，?能夠通過放電給設備、?器械、?模型、?車輛等驅動。?根據使用對象的不同，?電池的容量可能達不到單位
因為高溫會使電池的循環壽命明顯降低，同時在高倍率充電時也不安全。目前市面上的新能源車電池，主要有4種電池冷卻方式，分別是自然冷卻、風冷和液冷、直冷這四種。
汽車電池熱管理冷卻方式介紹
自然冷卻
自然冷卻是最基礎和最簡單的冷卻方式，?是依賴環境溫度進行散熱的被動方式，?利用空氣的自然對流來散熱，不需要額外的能源輸入。
?這種方式優點是成本低、?無能耗且不需要額外空間，?缺點是散熱效率較低，?
一、動力電池結構
動力電池一般指鋰離子電池，鋰離子電池是指在充放電時鋰離子通過正、負極之間來回移動，主要組成部分：正極和負極，隔膜，電解液， 集流體(正極集流體和負極集流體)。
鋰離子電池的正極材料由復合材料制成，一般被定義為鋰離子電池的名稱。正極材料主要由四種類型：
1.具有層狀結構的金屬氧化物，如鋰鈷氧化物(LiCoO2/LCO) ；
2.具有三維尖晶石結構的金屬
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 | 國家知識產權局官網
近日，根據國家知識產權局公告，比亞迪股份有限公司申請一項名為“車輛的熱管理系統和車輛“，公開號CN117183645A，申請日期為2022年5月。
專利摘要顯示，本發明公開了一種車輛的熱管理系統和車輛，車輛的熱管理系統包括：包括：發動機冷卻系統，發動機冷卻系統包括：發動機、中冷器、第一散熱器和第一風扇
隨著對中國比亞迪（BYD）的純電動汽車（EV）“海豹（SEAL）”的拆解不斷推進，前發動機罩下的馬達艙中出現了一個格外引人注目的大型零部件（圖1）。這個零部件連接著多個冷媒配管和冷卻劑軟管，這是海豹的熱管理系統的中樞。在毫無浪費地利用純電動汽車整體熱量的同時，發揮把空調和電池溫度保持在最佳狀態的作用。
因為裝有9個電磁閥，所以拆解小組將其命名為“Nonavalve”。“Nona
隨著對中國比亞迪（BYD）的純電動汽車（EV）“海豹（SEAL）”的拆解不斷推進，前發動機罩下的馬達艙中出現了一個格外引人注目的大型零部件（圖1）。這個零部件連接著多個冷媒配管和冷卻劑軟管，這是海豹的熱管理系統的中樞。在毫無浪費地利用純電動汽車整體熱量的同時，發揮把空調和電池溫度保持在最佳狀態的作用。
因為裝有9個電磁閥，所以拆解小組將其命名為“Nonavalve”。“Nona
為了適應電動化和智能化的需求，汽車熱管理正從傳統的發動機冷卻和空調系統發展至電池熱管理、電機電控熱管理系統以及熱泵空調系統，以實現對座艙溫度、電池溫度和動力總成溫度的精確控制。由于新增了繁多的、控制精度要求更高的零部件，使得系統內需要冷卻的部件增加，系統復雜度逐步增大。因此，熱管理系統方案正逐步呈現出高效化，精細化，集成化的趨勢。
為了應對日趨復雜的熱管理系統和降本增效的研發需求，數字化技術在熱管理系統的研發中將發揮重要作用
