智能電池管理
關注創建者：匿名 創建時間：2021-12-29
智能電池管理的視頻教程
電池智能制造專題研討會總結——質量管理應用及案例分享
7月31日我們結束了智能制造專題第二期“電池智能制造質量管理應用及案例分享”的線上研討會，有不少朋友沒有來得及參加直播，同時又工作繁忙。所以！我們為大家制作了第二期研討會縮減版～同時為大家提供了智能制造討論群，有需要的伙伴可以留言。
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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
通過課程的學習讓你從一個剛剛畢業的小白，從入門到進階學習到熱管理設計方法和熱管理仿真的方法，讓你全方位熱管理工程師，學習完課程可以達到獨立承擔項目水平。 課程介紹： 電池熱管理的基本知識:包括鋰電池的工作原理，溫度對電池影響，電池發熱量獲取方式，傳熱的基本方式，為什么需要電池熱管理，熱管理具體開發什么內容等？
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智能電池管理的實例教程
圖4 比亞迪刀片電池系統的BMS
在之前PHEV的系統版本中，比亞迪做過一個CMU+轉接系統+BMU的三層結構，這個胡搖扇兄弟做過一個基礎的分析，我直接引用過來。
圖5 比亞迪在PHEV上的轉接（來源：胡搖扇）
這個主控芯片采用了相似的MC9S12XET256，包含低邊驅動來控制繼電器，以及模擬部分采樣來采樣傳感器。這個比較簡單，就不多說了。
小結：拆解五菱Mini EV和漢EV的電池管理系統，給我的直觀感受是一樣的：在電池管理系統的設計方面，越往后面走，逐漸在把原來的設計一步一步地省略，這種做法好像正在放棄對車載系統設計的全面性的考慮。如果按照我之前積累的工程思維理念，反正這兩款車我是有點做不下去了。
展開 熱管理的重要性
近年來電動汽車電池組的成本迅速下降，這主要是由于規模效益和更高效的制造工藝造成的。但電動汽車與內燃機汽車相比，購買價格仍顯昂貴。為了電動汽車市場更進一步，電動汽車的價格需要變得更加實惠。
由于電池是新增成本的大頭，因此，電池行業專注于如何降低電池成本，全球以美元/千瓦時 (US$/kWh) 作為價格通用衡量標準。其中，電池壽命對成本的影響往往被忽視，從而忽視了該行業的一項重要增長戰略。實際上，通過延長電池壽命，可以從電池本身提取更多價值，補償前期成本，從而降低整體生命周期成本。
延長電池壽命不僅會影響生命周期成本，還會影響電池在整個生命周期中對環境的影響，提高了材料資源效率，并減輕了鋰和鈷等關鍵原材料供應鏈的壓力。
那么如何延長電池壽命？有充分證據表明，更有效的熱管理策略可降低運行中鋰離子電池的降解率，從而延長電池組的使用壽命。
革命性新參數 —CCC
可以說，當前主流的電池熱管理系統是次優的?！癝urface Cooling”在電動汽車市場占據主導地位，現有研究表明，如果在電池組設計中有效地實施所謂“Tab Cooling”，鋰離子電池的壽命可以延長三倍。什么意思呢？通俗的講，現有電池冷卻僅僅在電池包外輪廓，并沒有深入每塊電池單元。
電池熱管理的難度很大的一個原因是，各家鋰離子電池的形狀和尺寸有很大差異，所以基于此開發的電池包熱性能出現相當大的差異，當內部發熱升高溫度時電池的表現也各不相同。
另一個難點是，沒有定義熱性能的標準。電池工程師可以引用有效熱導率、熱阻值或比奧數等參數，但這些參數沒有考慮鋰離子電池本身產生的內部熱量。可以說它們在概念上存在缺陷。此外，這些指標非常難以計算，需要的信息永遠不會出現在數據表中，因為這是電池制造商的秘密。業內的利益相關者于是陷入困境，無法比較不同的熱管理方法以找到最適合他們要求的方法。
展開 在人工智能時代，數據是核心基礎資源，對企業來說，數據是重要資產。這些數據經過適當的處理、分析和應用，將為企業經營帶來巨大的價值。
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質量大數據的價值—兩個閉環
質量大數據在產品質量控制中的價值可以歸納為兩個閉環：過程質量控制小閉環及設計工藝優化大閉環。
下圖的左邊是產品質量的實現過程，右邊是質量大數據在產品質量控制中的應用。
? 在加工裝配至質量檢測階段，通過對核心質量指標及關鍵過程參數進行實時監控，及時調整過程異常，確保產品質量的穩定，實現過程質量控制的小閉環（閉環一）。
? 在采集的大量的質量、工藝數據基礎上，通過應用質量大數據分析技術，進行質量優化分析，并將分析結果反饋至工藝、設計階段，推動工藝、設計優化，實現產品質量持續改善，即工藝設計優化大閉環（閉環二）。
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?？怂箍礠MS解決方案
海克斯康質量大數據分析系統是?？怂箍禂底只|量平臺（QMS系統）的核心模塊，聚焦質量與可靠性大數據的價值挖掘與應用，賦能企業質量管理數字化轉型與智能化升級。其核心功能包括多元異構質量數據的采集與管理、質量數據可視化分析與看板、測量系統分析（MSA）、統計過程控制（SPC）、質量實時監控預警等常規質量分析功能，同時具備高階統計建模及AI智能化分析擴展能力。應用于質量評價、質量分析、質量改進、質量控制等業務場景。
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集成AI大模型，實現數據分析智能化
? ?？怂箍礠MS智慧質量大數據分析模塊為國內研發，技術自主可控；
? 采用B/S架構（網頁版），通過瀏覽器訪問，使用便捷，界面美觀；
? 功能全面。
展開 來源 | Journal of Energy Storage
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背景介紹
由于全球變暖問題不斷加劇，對清潔能源替代品的需求持續增長，電動汽車電池憑借高效率、安全性和可靠性等特點，使電動汽車(EV)行業迎來了大幅增長。然而，這些電池也存在一些限制因素，盡管生產小型、安全、高性能、和可靠的電池有困難，但這也迫使電動汽車制造商在電池領域進行更多的投資。近年來，電動汽車越來越受歡迎，為人們提供更多的舒適性和節省成本。
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成果掠影
近期，韓國嶺南大學Gyu Sang Choi和Sung Chul Kim老師團隊分析了各種電池熱管理系統(TMS-Bs)冷卻方法及其在可行性、成本和壽命方面的優缺點，討論了熱失控(TR)機制，模型和策略，以減輕TRS問題。有效的TMS-B可以減輕電池的TR，并提高其性能和壽命?？傮w而言，TMS-B對于維持電動汽車中使用的LBS的最佳溫度范圍至關重要。一個有效的TMS-B可以減輕TR，并提高性能和壽命，然而，需要進一步研究TMS-B的結構、工作介質、流道尺寸和液體填充能力，同時更好地理解電池、模塊和包裝如何應對快速充電情況是十分必要的。
展開 據外媒報道，中國電動汽車制造商蔚來（NIO）正努力進軍美國，并且在研發可能在美國出售的下一代汽車，因此，該公司在努力解決電池發熱問題。當地時間3月1日，美國專利商標局（U.S. Patent and Trademark Office）公布了蔚來美國公司（NIO USA, Inc.）的幾項新專利申請。所有的專利申請都以某種形式涵蓋了電池熱管理，表示了溫度控制在電動汽車中的重要性。其專利申請表明了蔚來正在積極創新，而此類創新將幫助蔚來等市場新人在市場中脫穎而出，并且比競爭對手更具優勢。
其中一項專利申請指出，隨著越來越多的電動汽車使用大型電池，管理電池的熱量變得越來越重要。目前使用相變材料或其他液體的電池冷卻系統通常只關注冷卻電池或冷卻其他單一系統，效果和效率都不如預期。蔚來在專利中提出的解決方案是，在純電動汽車（BEV）的接線盒內安裝一個散熱片，為母線（帶電流的金屬條）和同一個接線盒的電源電子設備提供冷卻。
第二種解決方案使用一種可被動捕獲熱量的相變材料，旨在減少接線盒內聚集的熱量。蔚來表示，由于平均電流低，“傳統的”電動乘用車并不會產生大量熱量，但是采用快速充電標準后，“所有高壓元件上的持續電流”都會增加，也意味著需要新的散熱方案。
電池過熱對電動汽車是有害的，蔚來的另一項專利申請就提到，當讓冷卻液流經電池組的液體冷卻泵發生故障時，如何防止過熱。
一個解決方案就已經是冗余組件和系統，不能將兩個解決方案都投入使用，因為會“大大增加整個冷卻系統的質量，從而對電動汽車的續航里程造成負面影響。” 該公司認為最好的解決方案是，使用次數最少的冷卻循環和數量最少的冷卻泵處理冗余，即會在管道中配置帶有閥門的兩個液體冷卻泵，當其中一個泵失效時，可以根據需要改變冷卻劑的流向。
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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
帕爾馬市位于意大利北部的艾米利亞-羅馬涅大區，因其豐富的文化遺產、世界一流的美食以及對音樂和藝術的貢獻而廣為人知。但近年來，帕爾馬在智慧城市創新方面也出人意料地走在了前列。如今，帕爾馬是意大利首批嘗試城市【Digital Twins】的城市之一，目的是實現更高效的土地管理，加快數字化轉型的步伐。
塑造更智能未來的 3D 模型
在全球產業數字化升級的趨勢下，制造業集團往往面臨多廠區數據孤島林立、質量管控效率低下等共性難題。?？怂箍礠-DAS作為一款質量數據管理的核心軟件，憑借開箱即用的友好性與強大的功能擴展性，幫助企業構建起數據驅動的持續改進機制，在行業質量競爭中構筑起“護城河”。
全價值鏈標準化體系
從數據采集到決策的端到端貫通
Q-DAS的核心價值首先在于重塑企業級標準化能力。通過部署統一的通用配置模板
eVTOL ，電動垂直起降飛行器（Electric Vertical Takeoff and Landing）現在對于大家來說應該不是一個陌生的名詞了，過去一年里，eVTOL 產業發展迅速，許多國家都在積極開展相關研究和試點項目。
eVTOL在研發過程中有諸多難點和重點，Ansys CFD 在 eVTOL（電動垂直起降飛行器）領域提供了覆蓋氣動優化、多物理場耦合
行業痛點
《中國動力電池質量白皮書（2023）》指出，單塊動力電池生產涉及2178個關鍵檢測參數（涵蓋尺寸公差±0.1μm的極片涂布、密封性檢測等），數據采集頻率達5萬條/分鐘/產線。然而，面對每分鐘5萬條數據的采集量，傳統人工抽檢僅能覆蓋不足3%的檢測點，導致質量逃逸風險高、成本損失巨大。正如質量大師克勞士比提出的“質量成本法則”所警示：事后補救成本通常是預防成本的5-10倍。這一規律凸顯出電池行業質量監控與預警的重要性和的迫切性
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什么是質量大數據
質量大數據是產品在其生命周期的各階段所產生的與質量相關的各類數據及相關應用技術的總稱。除質量數據本身外，還包括質量數據的采集、存儲、分析等相關應用技術。
質量大數據從來源看，主要有：與質量直接相關的質量檢驗結果與可靠性數據；直接影響質量形成的過程參數，這類數據一般由IOT進行采集；還包括與質量相關聯的其它信息化系統（如MES系統、ERP系統等
在全球能源結構加速轉型的大背景下，新能源汽車產業異軍突起，成為可持續發展的重要驅動力。而作為新能源汽車 “心臟” 的電池系統，其熱管理技術的優劣，直接決定了車輛的安全性、續航里程和使用壽命。電池在充放電過程中會產生大量焦耳熱，若熱量無法及時散發，電池溫度持續攀升，不僅會導致電池性能衰減、容量降低，還可能引發熱失控，造成嚴重的安全事故。因此，高效精準的電池熱管理系統，已成為新能源汽車產業發展的核心技術瓶頸之一
全球市場新格局下，電池產業亟待加速新技術/新產品的開發管理、高效的設計/仿真一體化能力、以及更精準的碳排放/ESG碳管理等，達索系統致力于推動全球可持續發展的應用和實踐，一直以來，與電池行業先鋒客戶通過數字化手段，幫助企業實現快速發展和快速創新，共同推動電池產業成果的產業化進程。
達索系統憑借動力電池和新能源方面的專業知識及強大虛擬孿生技術，耕耘新能源行業，在電池技術的發展和應用解決方案的數字化提供諸多方案
全球市場新格局下，電池產業亟待加速新技術/新產品的開發管理、高效的設計/仿真一體化能力、以及更精準的碳排放/ESG碳管理等，達索系統致力于推動全球可持續發展的應用和實踐，一直以來，與電池行業先鋒客戶通過數字化手段，幫助企業實現快速發展和快速創新，共同推動電池產業成果的產業化進程。
達索2024探索之旅第二季系列會議“達索系統賦能新電池產業鏈數字仿真一體化協同解決方案
在當今新能源產業蓬勃發展的時代，新能源電池作為核心部件，其質量直接關系到新能源汽車、儲能設備等性能和安全。隨著數字化技術的不斷進步，利用質量大數據賦能新能源電池的數字化成為提升產品質量、提高生產效率的關鍵舉措。?？怂箍倒I軟件Q-DAS 作為專業的質量數據解決方案提供商，為新能源電池行業帶來了創新的數字化方案。
新能源電池行業現狀及挑戰
行 業 現 狀
新能源電池市場需求持續增長，技術不斷創新
