電池模塊的案例
基于CAE電池管理模塊失效分析及改進(jìn)
1.4電池管理模塊新設(shè)計
1.4.1電池管理模塊新設(shè)計
通過上述分析結(jié)果表明，選擇彈性模量低以及熱膨脹系數(shù)小的灌封膠有利于減少熱應(yīng)力。另外如果灌封膠的玻璃轉(zhuǎn)化溫度接近或者處于電池管理模塊的工作溫度范圍之外，灌封膠的性能將相對穩(wěn)定，電池管理模塊中各器件中的熱應(yīng)力將不會發(fā)生劇烈變化，有助于延長各器件的壽命。
圖14 電池管理模塊新設(shè)計幾何模型
在電池管理模塊新設(shè)計模型中，去除了外殼背部的三個加強(qiáng)筋，如上圖所示。另外將灌封膠材料更換為彈性模量和熱膨脹系數(shù)較小的Resin PU 925。Resin PU 925的工作溫度為-40~120℃，硬度為Shore A 70~75，彈性模量為14MPa，熱膨脹系數(shù)為65ppm/K(<-20℃)和200ppm/K(>-20℃)。
表3 Resin PU 925材料屬性表
1.4.2電池管理模塊設(shè)計的有限元模型
電池管理模塊新設(shè)計的有限元模型如下圖所示。
圖15 電池模塊新設(shè)計的有限元模型
由于灌封膠材料特性隨溫度變化的大致規(guī)律類似，如果在降溫過程電池管理模塊可以正常工作，在升溫過程電池管理模塊也可以正常工作。在仿真分析計算時可以只計算低溫過程，這樣可以減少計算量。為了減少計算量，對電池管理模塊的新設(shè)計模型只計算降溫過程。
1.4.3工況25~-40oC分析結(jié)果
電池管理模塊新設(shè)計和初始設(shè)計在降溫過程的分析結(jié)果對比如下表所示。
表4 新設(shè)計和初始設(shè)計在降溫過程的分析結(jié)果對比
新設(shè)計和初始設(shè)計降溫過程仿真分析結(jié)果對比表明，電池管理模塊新設(shè)計中微控制器管腳以及其他器件的應(yīng)力顯著減少，基本上應(yīng)力都沒有超過每個材料的極限強(qiáng)度。這樣管理管理模塊的新設(shè)計可以經(jīng)受住高低溫試驗的考驗。
展開 某型集裝箱儲能電池模塊的熱設(shè)計研究及優(yōu)化
本工作以某型集裝箱內(nèi)的電池模塊為研究對象，通過在電池模塊內(nèi)布置導(dǎo)流板來改善電池模塊內(nèi)的流場分布特性從而改善電池散熱面的溫度分布特性，從而為電池提供一個較好的工作環(huán)境。在此基礎(chǔ)上，對于導(dǎo)流板的布置規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，為解決工程實際提供技術(shù)參考。
1 數(shù)值計算方法
1.1 電池模塊模型參數(shù)
集裝箱內(nèi)的電池模塊布置模型如圖1 所示。電池模塊的幾何尺寸為698 mm×455 mm×188 mm，每個電池的尺寸為174 mm×47.5 mm×127 mm，如圖2所示，內(nèi)部電池的布置方式為3 排電池平行布置，每排由8 塊電池組成， 其中電池的間隙如圖3所示。
圖1 集裝箱布置圖
圖2 電池模塊三維模型
圖3 電池模塊內(nèi)部電池布置俯視
1.2 控制方程
本工作利用Fluent 數(shù)值仿真來對建好的網(wǎng)格模型進(jìn)行迭代仿真計算。在Fluent 仿真軟件中選用標(biāo)準(zhǔn)的k-ε 湍流模型對電池模塊內(nèi)的流體進(jìn)行描述。根據(jù)實際情況而言，電池模塊內(nèi)的空氣流速相對于空氣中聲音的傳播速度來說很小，所以這種情況下空氣可以認(rèn)為是不可壓縮的流體。
標(biāo)準(zhǔn)k-ε 模型的湍動能k 和耗散率ε 方程見式(1)、式(2)
1.3 結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分
結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格可以很容易地實現(xiàn)區(qū)域的邊界擬合，適于流體和表面應(yīng)力集中等方面的計算。而且這種網(wǎng)格還具有生成速度快、質(zhì)量比非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格好，計算時花費(fèi)的時間更少等優(yōu)點(diǎn)。故考慮到運(yùn)算時間成本和建模時間成本，本文采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格來對模型進(jìn)行劃分。與此同時為了增加模擬的精確性在電池間隙、電池模塊壁面以及過渡處進(jìn)行邊界層加密處理。
1.4 網(wǎng)格獨(dú)立性測試
基于上文提到的模型進(jìn)行網(wǎng)格獨(dú)立性驗證，本節(jié)做出了4 套不同數(shù)量的網(wǎng)格對其電池散熱面的最高溫度進(jìn)行監(jiān)測，用來驗證網(wǎng)格的無關(guān)性，結(jié)果見表1。
展開 基于CAE電池管理模塊失效分析及改進(jìn)
表3 Resin PU 925材料屬性表
1.4.2電池管理模塊設(shè)計的有限元模型
電池管理模塊新設(shè)計的有限元模型如下圖所示。
圖15 電池模塊新設(shè)計的有限元模型
由于灌封膠材料特性隨溫度變化的大致規(guī)律類似，如果在降溫過程電池管理模塊可以正常工作，在升溫過程電池管理模塊也可以正常工作。在仿真分析計算時可以只計算低溫過程，這樣可以減少計算量。為了減少計算量，對電池管理模塊的新設(shè)計模型只計算降溫過程。
1.4.3工況25~-40oC分析結(jié)果
電池管理模塊新設(shè)計和初始設(shè)計在降溫過程的分析結(jié)果對比如下表所示。
表4 新設(shè)計和初始設(shè)計在降溫過程的分析結(jié)果對比
新設(shè)計和初始設(shè)計降溫過程仿真分析結(jié)果對比表明，電池管理模塊新設(shè)計中微控制器管腳以及其他器件的應(yīng)力顯著減少，基本上應(yīng)力都沒有超過每個材料的極限強(qiáng)度。這樣管理管理模塊的新設(shè)計可以經(jīng)受住高低溫試驗的考驗。
電池管理模塊新設(shè)計在25~-40℃降溫過程的部分關(guān)鍵部件仿真分析結(jié)果如下圖所示。
電池模塊原始設(shè)計25~-40oC降溫過程的總變形云圖表明：電路板的變形減小并且變形趨于一致。
在電池管理模塊新設(shè)計中，在降溫過程仿真中微控制器管腳的應(yīng)力達(dá)到了257.1MPa，比原始設(shè)計大大減小。焊錫的最大應(yīng)力為59.7MPa，沒有超過焊錫的強(qiáng)度極限。密封膠的最大應(yīng)力為1.6MPa，比原始設(shè)計大大減小。
展開 現(xiàn)代摩比斯用氫燃料電池模塊構(gòu)建無污染發(fā)電系統(tǒng)
據(jù)外媒報道，韓國現(xiàn)代摩比斯公司（Hyundai Mobis）試圖利用用于氫燃料純電動汽車上的氫燃料電池模塊，打造可為建筑物提供電力的氫能發(fā)電系統(tǒng)。該公司也是全球首家可在專門工廠生產(chǎn)氫燃料純電動汽車所需的所有核心配件的公司。
現(xiàn)代摩比斯表示，其已經(jīng)在位于韓國忠清北道忠州（Chungju, Korea）的氫燃料電池工廠內(nèi)打造了“氫能應(yīng)急發(fā)電系統(tǒng)”，而且開始了試運(yùn)行。
該氫能應(yīng)急發(fā)電系統(tǒng)可在工廠停電時，用作應(yīng)急電源，也可用作季節(jié)性用電高峰期時的輔助電源。氫燃料汽車零部件工廠運(yùn)行所需電力的一部分來自于氫氣。該系統(tǒng)的氫燃料電池模塊直接來自于Nexo氫燃料純電動汽車，該汽車目前正處于量產(chǎn)。現(xiàn)代摩比斯將5個汽車氫燃料電池連接起來，組成了一個發(fā)電系統(tǒng)，最大容量為450kW，約合忠州工廠總耗電量的7%。可用作應(yīng)急電源或用電高峰期的輔助電源。
該氫能發(fā)電系統(tǒng)具數(shù)量調(diào)節(jié)、安全性、節(jié)能、無污染和低噪音等優(yōu)點(diǎn)。首先，其最大優(yōu)點(diǎn)就是能夠控制發(fā)電所需的燃料電池模塊的數(shù)量。根據(jù)所需的應(yīng)急電源和輔助電源數(shù)量，可以連接盡可能多的燃料電池模塊。此外，由于氫燃料電池模塊的各個部件都具防爆設(shè)計，而且還配備了自動測氫和外部排氣系統(tǒng)，因此也不存在安全問題。目前，制氫和用氫的基礎(chǔ)設(shè)施不夠完善，安裝成本也較高，但是如果能大力利用氫能，現(xiàn)代摩比斯也有望提高其發(fā)電系統(tǒng)的價格競爭力。
現(xiàn)代摩比斯計劃以這次忠州工廠示范運(yùn)營為開始，在韓國及海外其他生產(chǎn)基地安裝更多氫能應(yīng)急發(fā)電系統(tǒng)。
來源：蓋世汽車網(wǎng)
展開 
豐田將于2023年在美國生產(chǎn)燃料電池模塊
蓋世汽車訊 據(jù)外媒報道，豐田北美公司表示，將于2023年開始在其位于肯塔基州的喬治敦（Georgetown）裝配廠內(nèi)生產(chǎn)大型“集成雙燃料電池模塊”，這些模塊將為豐田的8級半掛牽引車提供動力。肯塔基工廠同時還負(fù)責(zé)生產(chǎn)豐田凱美瑞（Camry）和雷克薩斯ES 350車型。
Mirai（圖片來源：豐田）
過去數(shù)十年中，豐田一直在進(jìn)行氫燃料電池的實驗，包括在2014年推出Mirai氫動力轎車。該公司還一直在美國加州的長灘（Long Beach）運(yùn)營著一個氫動力卡車測試車隊。值得一提的是，雖然氫動力車輛在使用過程中不會產(chǎn)生排放，但是氫氣在被制成燃料的過程中卻會產(chǎn)生排放。
該公司發(fā)言人表示，燃料電池模塊的外形與8級半掛車的重型柴油發(fā)動機(jī)的空間基本相同。豐田肯塔基州動力系統(tǒng)負(fù)責(zé)人David Rosier在一份聲明中表示，這些模塊可以將大約40噸重的貨物拖到300英里（約480公里）以外，同時還具有“卓越的性能、安靜的操作，以及零排放”等優(yōu)勢。
豐田并未透露是否已經(jīng)有客戶決定購買其燃料電池模塊，但是該公司在一份聲明中稱，這些模塊“將使豐田的電動化戰(zhàn)略進(jìn)一步受到重視，它可以讓卡車制造商在豐田的技術(shù)支持下，將零排放燃料電池電動技術(shù)納入現(xiàn)有平臺”。
豐田表示，將在下周于長灘舉行的2021年先進(jìn)清潔運(yùn)輸（ACT）博覽會上展示燃料電池模塊。屆時該公司還將展示一輛由豐田燃料電池套件提供動力的原型卡車。
-END-
展開 Leclanché推出新一代鋰離子電池模塊 用于電動卡車運(yùn)輸
蓋世汽車訊 6月15日，世界領(lǐng)先儲能公司Leclanché SA推出新一代鋰離子電池模塊M3，用于能源密集型電動運(yùn)輸應(yīng)用，如船舶、商用車和鐵路，并同時在歐洲開設(shè)了一條專門用于大批量生產(chǎn)的全新生產(chǎn)線。
與該公司上一代模塊相比，該新模塊能量和功率密度更高，并與全系列Leclanché 電池兼容，包括LTO 34Ah、G/NMC 60Ah和G/NMC 65Ah。該模塊循環(huán)壽命極高，循環(huán)可高達(dá)20,000次（LTO）或高達(dá)8,000次（G/NMC），從而顯著降低總擁有成本，是商業(yè)應(yīng)用的理想選擇。
（圖片來源：Leclanché）
這些模塊專為各種電流和電壓輸出設(shè)計，連續(xù)電流最高可達(dá)800A，并具有功能安全的BMS，可用于高達(dá)1,200V的電池系統(tǒng)電壓。此外，該模塊和生產(chǎn)線采用獨(dú)特設(shè)計，可在產(chǎn)品配置方面具有高度靈活性，同時保持生產(chǎn)效率和可追溯性。
每個M3模塊都采用功能安全的從電池管理系統(tǒng)單元，并與功能安全的主電池管理系統(tǒng)單元進(jìn)行通信。BMS提供多項先進(jìn)的節(jié)能和安全性能：可滿足ASILC和SIL 2要求；該從站會測量電池電壓和溫度，并運(yùn)行診斷程序，例如明線檢測、反極性保護(hù)和自檢；雙核處理器提供冗余，而功能安全的操作系統(tǒng)會通過提供內(nèi)置內(nèi)存保護(hù)和任務(wù)管理來確保可靠性；電源管理集成電路提供穩(wěn)定的電源；運(yùn)行期間功耗低，并在睡眠模式下進(jìn)一步下降；溫度傳感器安裝在備用電池上，可快速準(zhǔn)確響應(yīng)單個電池的溫度變化，同時確保高度安全性和精確的溫度分布監(jiān)控，從而優(yōu)化模塊壽命。
M3模塊的設(shè)計完全符合電池模塊（選定配置）的相關(guān)運(yùn)輸認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。
展開 基于Icepak的水下航行器電池艙段散熱仿真分析
2）對電池模塊進(jìn)行風(fēng)冷散熱可有效降低電池模塊的平均溫度，最大降幅可達(dá)15℃，對提高電池組的使用環(huán)境溫度和放電功率提供了有力支撐條件。
文章來源：船電技術(shù)
FEV采用“電池到模塊”方法 推出創(chuàng)新型高性能電池系統(tǒng)
蓋世汽車訊 6月10日，全球領(lǐng)先汽車和動力系統(tǒng)硬件和軟件開發(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)用于混動汽車。除成本和封裝優(yōu)化的T骨設(shè)計外，該模塊化、高度集成的概念系統(tǒng)還采用創(chuàng)新型主動母線冷卻技術(shù)，可實現(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，且重量僅為50kg時，可以提供功率100kW，因此可很好地為混動汽車提供支持。
（圖片來源：FEV）
帶集成冷卻功能的T骨結(jié)構(gòu)
FEV和沃爾沃汽車公司示范并驗證了該電池概念。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。
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)一步推動降低成本。此外，該模塊采用緊湊設(shè)計，可堆疊多個模塊。”
電芯可通過導(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)元件長度導(dǎo)致的電芯容差，以及使電池電芯外殼彼此絕緣，每個電池電芯間都會采用自粘壓縮泡沫。為了將電池組機(jī)械地固定到載體上，它們通過兩個端板被壓到一個既定長度，然后通過穿過端板的螺釘固定到T骨結(jié)構(gòu)元件的端件上。
展開 大眾ID.4純電動汽車高電壓系統(tǒng)詳解（一）
圖14 動力蓄電池控制裝置正極端子SX8的開關(guān)單元
6、蓄電池調(diào)節(jié)控制裝置J840
蓄電池調(diào)節(jié)控制裝置J840的功能包括使用動力系CAN總線進(jìn)行通信，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的主控制單元，監(jiān)測和控制動力蓄電池中的開關(guān)單元，對控制線進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測絕緣電阻，提供動力蓄電池的測量值，在發(fā)生故障時，熔斷熔絲S415，中斷動力蓄電池供電。蓄電池調(diào)節(jié)控制裝置如圖15所示。
圖15 蓄電池調(diào)節(jié)控制裝置J840
蓄電池調(diào)節(jié)控制裝置J840的針腳分配包括32針連接、12針連接和40針連接。
32針連接接到蓄電池外殼上的低壓電氣接頭，連接CAN總線和LIN總線的蓄電池模塊控制裝置J1208-J1210，以及蓄電池外殼的接地連接。
12針連接動力蓄電池開關(guān)單元中高壓接頭前后的電壓信號。
40針連接高壓蓄電池中斷熔絲S415，動力蓄電池高壓加熱器1號溫度傳感器G1132，動力蓄電池高壓加熱器2號溫度傳感器G1133，動力蓄電池電壓傳感器G848，動力蓄電池電壓2號傳感器G1131。
7、蓄電池模塊控制裝置J1208-J1210
每個蓄電池模塊控制裝置最多連接4個蓄電池模塊。根據(jù)蓄電池的大小，使用2～3個控制裝置。通過蓄電池模塊控制裝置J1208～J1210，蓄電池調(diào)節(jié)控制裝置J840可以監(jiān)測蓄電池電壓，監(jiān)測模塊溫度，平衡單體電池，如圖16所示。
圖16 蓄電池模塊控制裝置J1208-J1210
22針連接將蓄電池模塊控制裝置連接到各個蓄電池模塊。12針連接用于連接其他蓄電池模塊控制裝置或蓄電池調(diào)節(jié)控制裝置J840。
ID.4車型的單體電池具有被動平衡功能。
展開 電池箱模塊固定梁拓?fù)鋬?yōu)化
詳細(xì)請下載附件查看：電池箱模塊固定梁拓?fù)鋬?yōu)化分析方法
模塊固定梁優(yōu)化設(shè)計.docx
用于電池熱管理的高導(dǎo)熱柔性復(fù)合相變材料
03
圖文導(dǎo)讀
圖1 (a)制備CPCM的化學(xué)反應(yīng)方程；(b)CPCM的制備
圖2 電池熱管理系統(tǒng)平臺原理圖
圖3 (a)不同樣品的XRD曲線；(b)不同樣品的FT-IR光譜；（c-h）不同樣品的掃描電鏡：(c) PH；(d) PHA和AlN；(e) PHC；(f) PHAC2
圖4 (a)不同樣品的導(dǎo)熱率；(b)不同樣品的DSC測試曲線；(c)CPCM的傳熱圖
圖5 (a)不同樣品的漏阻試驗圖片；(b)不同樣品在不同溫度下的質(zhì)量維護(hù)率曲線
圖6 (a)不同樣品的拉伸試驗結(jié)果；(b)不同樣品在拉伸試驗中的斷裂照片
圖7 （a-c）PH、PEAC2和PHAC2電池模塊示意圖；（d-f）PH、PEAC2和PHAC2電池模塊在0.5、1和1.5C放電速率下的最大溫度曲線；（g-i）PH、PEAC2和PHAC2電池模塊在0.5、1和1.5C時的最大溫差直方圖
圖8 （a-c）PH、PEAC2、PHAC2電池模塊十次充放電循環(huán)的最大溫度曲線；（d-f）PH、PEAC2、PHAC2電池模塊十次充放電循環(huán)的最大溫差直方圖；（g-i）PH、PEAC2、PHAC2電池模塊傳熱示意圖
END
展開 
液冷電池熱管理系統(tǒng)在不同冷卻情況下的性能分析
來源 | Journal of Energy Storage
01
背景介紹
鋰離子電池已廣泛應(yīng)用于電動汽車（EV）和儲能系統(tǒng)（ESS）等領(lǐng)域，其性能直接影響了系統(tǒng)運(yùn)行的安全與效率。鋰離子電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長、自放電率低、成本低、對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，但它們的性能對溫度非常敏感。熱安全性是限制電池發(fā)展的重要因素。通常情況下，電池模塊的最高溫度應(yīng)保持在288~313 K之間，電池之間的最大溫差應(yīng)控制在5 K以內(nèi)，以保證電池穩(wěn)定運(yùn)行。
電池熱管理系統(tǒng)的特點(diǎn)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(lián)或并聯(lián)等。無論是電池儲能系統(tǒng)還是混合儲能系統(tǒng)，電池都是主要組成部分。充電時，儲能系統(tǒng)充當(dāng)負(fù)載，放電時，儲能系統(tǒng)充當(dāng)發(fā)電機(jī)組，并且只能在一定的溫度范圍內(nèi)放電和儲存電力。電池熱管理系統(tǒng)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(nèi)部的副反應(yīng)，影響電池壽命甚至引發(fā)熱失控。然而低溫會導(dǎo)致內(nèi)阻增大、容量下降，進(jìn)而導(dǎo)致電池性能下降。因此，為了實現(xiàn)電池儲能系統(tǒng)的最佳性能，需要合適的電池熱管理系統(tǒng)。
02
成果掠影
近期，吉林大學(xué)江彥老師團(tuán)隊開發(fā)了一種高效的電池熱管理系統(tǒng)，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(jié)方形LiFePO4電池組成的電池模塊設(shè)計了不同類型的液冷熱管理系統(tǒng)。以計算流體動力學(xué)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(shù)，以及冷卻面、入口數(shù)量和冷卻液方向?qū)ζ淅鋮s效果進(jìn)行了研究。
展開 電動汽車綜合熱管理系統(tǒng)實驗與數(shù)值模擬研究
鋰離子電池作為電動汽車的動力源和儲能系統(tǒng)，具有高電壓、高功率和能量密度、長循環(huán)壽命和高安全性的優(yōu)良性能。然而，大量研究和實例已經(jīng)證實，受環(huán)境溫度影響，電池的循環(huán)壽命和充放電倍率面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，例如，長時間的高溫可能導(dǎo)致電池熱失控和火災(zāi)安全事故，因此，增強(qiáng)散熱和冷卻電池的高效熱設(shè)計是電動汽車的一項必要技術(shù)。然而，目前電池熱管理仍然難以在所有氣候條件下同時兼顧散熱和低溫加熱功能。
電池熱管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)熱量的有序管理，是解決當(dāng)前電池面臨的挑戰(zhàn)的有效技術(shù)手段。例如，為了提高電池在低溫下的電化學(xué)性能，先前的研究已經(jīng)開發(fā)了多種加熱策略，主流技術(shù)可分為內(nèi)部加熱方法和外部加熱方法。當(dāng)前，我們應(yīng)該進(jìn)一步揭示低溫加熱過程中對電池電化學(xué)性能恢復(fù)和內(nèi)部傳熱的影響。熱管理系統(tǒng)是電動汽車的關(guān)鍵系統(tǒng)組件，具有低溫加熱和高溫散熱雙重功能的開發(fā)設(shè)計將是未來電池熱設(shè)計的重要趨勢。
02
成果掠影
近期，河北工業(yè)大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院饒中浩教授團(tuán)隊提出了一種集成電池熱管理系統(tǒng)（IBTM），它包括散熱和低溫加熱功能。在一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計中，復(fù)合相變材料由于潛熱大，CPCM（CPCM）具有很強(qiáng)的吸熱能力，而薄的聚酰亞胺加熱膜（PHF）可以方便地組裝到電池模塊中。實驗和仿真結(jié)果驗證了采用連續(xù)脈沖預(yù)熱結(jié)合電池低功率自預(yù)熱的加熱策略，電池模塊的電化學(xué)性能可以獲得良好的可恢復(fù)性。與常溫10℃相比，充放電電池模塊容量分別恢復(fù)至92.1%和93.3%。此外，散熱性能測試結(jié)果也表明IBTM具有出色的溫度控制和均勻能力。電池模組最高溫度和最大溫差始終分別控制在52℃和1.8℃以內(nèi)。
展開 文獻(xiàn)速覽第3期-動力電池熱管理
此外，在所有模擬情況下，電池模塊內(nèi)電池的最大溫差不超過 1.6 °C，這表明所提出的混合 BTMS 在電池組內(nèi)創(chuàng)建均勻溫度分布方面具有出色的能力。另一方面，得出的結(jié)論是，入口氣流越強(qiáng)大或穿過 PCM 體積的冷卻管道長度越長，觀察到的最大溫度梯度就越大。人們可以注意到，入口氣流越強(qiáng)大或穿過 PCM 體積的冷卻管道越長，電池表面溫度就越低。此外，在所有模擬情況下，電池模塊內(nèi)電池的最大溫差不超過 1.6 °C，這表明所提出的混合 BTMS 在電池組內(nèi)創(chuàng)建均勻溫度分布方面具有出色的能力。另一方面，得出的結(jié)論是，入口氣流越強(qiáng)大或穿過 PCM 體積的冷卻管道長度越長，觀察到的最大溫度梯度就越大。人們可以注意到，入口氣流越強(qiáng)大或穿過 PCM 體積的冷卻管道越長，電池表面溫度就越低。此外，在所有模擬情況下，電池模塊內(nèi)電池的最大溫差不超過 1.6 °C，這表明所提出的混合 BTMS 在電池組內(nèi)創(chuàng)建均勻溫度分布方面具有出色的能力。另一方面，得出的結(jié)論是，入口氣流越強(qiáng)大或穿過 PCM 體積的冷卻管道長度越長，觀察到的最大溫度梯度就越大。電池模塊內(nèi)電池的最大溫差不超過 1.6 °C，這表明所提出的混合 BTMS 在電池組內(nèi)創(chuàng)建均勻溫度分布方面具有出色的能力。另一方面，得出的結(jié)論是，入口氣流越強(qiáng)大或穿過 PCM 體積的冷卻管道長度越長，觀察到的最大溫度梯度就越大。電池模塊內(nèi)電池的最大溫差不超過 1.6 °C，這表明所提出的混合 BTMS 在電池組內(nèi)創(chuàng)建均勻溫度分布方面具有出色的能力。另一方面，得出的結(jié)論是，入口氣流越強(qiáng)大或穿過 PCM 體積的冷卻管道長度越長，觀察到的最大溫度梯度就越大。
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王永珍，楊文勝，林如恒，等。 用于電池熱管理系統(tǒng)的埃洛石納米管高導(dǎo)熱防漏電復(fù)合相變材料[J]. 儲能雜志。
展開 突破電動汽車的性能極限
第二步是把所有ECM電池串聯(lián)在一起，構(gòu)成一個ECM模塊。
第三步是采用ANSYS Fluent開展電池模塊熱性能的計算流體動力學(xué)(CFD)仿真。進(jìn)行CFD仿真是非常有必要的，因為電池的電氣性能是溫度的函數(shù)，而且需要熱模型和ECM集成預(yù)測電池溫度。
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采用ANSYS Twin Builder在車輛中集成電池
進(jìn)行完整CFD分析所用的電池仿真模型通常非常龐大。因此，在導(dǎo)入了合理的電池模塊幾何模型并執(zhí)行網(wǎng)格劃分之后，工程師獲得了包含6700萬個單元的網(wǎng)格模型。由于計算量很大，因此采用100個CPU需要大約48個小時才能完成一個完整的驅(qū)動循環(huán)。
這給項目帶來了新的挑戰(zhàn)，因為最終必須在雙向耦合多物理場仿真中同時運(yùn)行ECM和熱模型。而用一個CPU執(zhí)行ECM仿真所需的數(shù)秒時間和用100個CPU運(yùn)行熱仿真所需的48小時之間相差太多，根本無法進(jìn)行耦合。
而第四步給出了解決方法。工程師采用Fluent提取了系統(tǒng)的關(guān)鍵熱特性，幫助創(chuàng)建用于熱仿真的降階模型(ROM)。ROM模型具有線性時不變(LTI)特性，而且階數(shù)小于完整CFD模型。它可以產(chǎn)生與完整CFD模型良好的關(guān)聯(lián)結(jié)果，但是運(yùn)行速度卻要快10,000倍。
第五步，團(tuán)隊在Twin Builder中集成ECM和LTI ROM熱模型進(jìn)行雙向耦合多物理場仿真。ECM可以預(yù)測電氣性能和發(fā)熱量。LTI ROM熱模型獲得發(fā)熱值之后可以預(yù)測溫度，然后再將溫度值返回到ECM模型，以確定其對電氣性能的影響。上述循環(huán)迭代過程會一直進(jìn)行，直到仿真收斂求得一個解。
第六步是把單獨(dú)的電池模塊放入用于驅(qū)動整個電動汽車的完整10個模塊電池組。大眾團(tuán)隊采用第三方仿真工具完成了最后的系統(tǒng)級步驟。
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