電池箱，模塊，電池
關(guān)注創(chuàng)建者：攻城拔寨的寨主 創(chuàng)建時間：2018-11-25
電池箱，模塊，電池的實例教程
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模塊固定梁優(yōu)化設(shè)計.docx
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 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 汽車電池熱管理冷卻技術(shù)分析（含視頻詳細(xì)講解）
基于MeshFree的新能源電池包模態(tài)與強(qiáng)度分析
基于Hyperworks和Ls-dyna的電池包擠壓之焊點(diǎn)失效模擬仿真分析（含模型文件、對比分析及相關(guān)指導(dǎo)）
WorkBench中的LS-DYNA模塊為我們提供了一個強(qiáng)大的工具，能夠精確模擬不同物體之間的撞擊過程。本指導(dǎo)文檔專為新手設(shè)計，旨在詳細(xì)介紹如何使用WorkBench中LS-DYNA模塊來進(jìn)行不同物體之間撞擊問題的分析。
所有碰撞問題，均可借鑒該案例模型。附帶詳細(xì)講解視頻和案例模型
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為了讓新手能夠更好地理解和掌握這一復(fù)雜的分析過程，本教程以電池箱的撞擊作為實際案例進(jìn)行講解。通過學(xué)習(xí)本教程，您將系統(tǒng)地學(xué)習(xí)到如何定義材料屬性，這是準(zhǔn)確模擬撞擊過程的基礎(chǔ)；如何進(jìn)行合理的網(wǎng)格劃分，以保證計算結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性；如何施加載荷和邊界條件，使模擬更加符合實際情況；以及最終如何求解和分析結(jié)果，從模擬數(shù)據(jù)中獲取有價值的信息。
啟動Ansys Workbench，選擇LS-DYNA模塊,鼠標(biāo)左鍵按住將此模塊拖拽到右邊空白操作區(qū)。如下圖所示。
上圖中項目A為我們已計算完成的案例，B為我們新建的項目，因本文檔主要演示電池包撞擊緩沖仿真操作，且在實際應(yīng)用中，模型各不相同，所以本文應(yīng)用已有模型和材料設(shè)置進(jìn)行演示，因此將項目A的材料左鍵按住拖至項目B的材料欄，將項目A的模型左鍵按住拖至項目B的模型欄，共享材料和模型設(shè)置。
雙擊項目B的model欄，打開軟件界面進(jìn)行仿真參數(shù)設(shè)置
打開模型后會自動導(dǎo)入已關(guān)聯(lián)的模型和材料設(shè)置，界面如下，
選中幾何模塊中有問號的殼體，有問號說明模型定義不完全，本項目中，為合理利用計算資源，設(shè)置模型為殼體，并取電池包的一半做仿真，我們需為他賦予厚度和材料定義。電池包厚度設(shè)置為2mm,撞擊體厚度設(shè)置為20mm，并為其賦予2000kg點(diǎn)質(zhì)量，材料定義為鋁合金NL。
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在工程領(lǐng)域，物體之間的撞擊問題分析至關(guān)重要，它廣泛應(yīng)用于汽車安全、航空航天、機(jī)械制造等眾多行業(yè)。WorkBench中的LS-DYNA模塊為我們提供了一個強(qiáng)大的工具，能夠精確模擬不同物體之間的撞擊過程。本指導(dǎo)文檔專為新手設(shè)計，旨在詳細(xì)介紹如何使用WorkBench中LS-DYNA模塊來進(jìn)行不同物體之間撞擊問題的分析。
所有碰撞問題，均可借鑒該案例模型。附帶詳細(xì)講解視頻和案例模型
全球市場新格局下，電池產(chǎn)業(yè)亟待加速新技術(shù)/新產(chǎn)品的開發(fā)管理、高效的設(shè)計/仿真一體化能力、以及更精準(zhǔn)的碳排放/ESG碳管理等，達(dá)索系統(tǒng)致力于推動全球可持續(xù)發(fā)展的應(yīng)用和實踐，一直以來，與電池行業(yè)先鋒客戶通過數(shù)字化手段，幫助企業(yè)實現(xiàn)快速發(fā)展和快速創(chuàng)新，共同推動電池產(chǎn)業(yè)成果的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
達(dá)索2024探索之旅第二季系列會議“達(dá)索系統(tǒng)賦能新電池產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字仿真一體化協(xié)同解決方案
動力電池的組成通常包括動力電池箱、?電池模塊、?冷卻系統(tǒng)、?電池管理系統(tǒng)以及輔助元器件。?根據(jù)不同的應(yīng)用場景，?動力電池可以進(jìn)一步細(xì)分為磷酸鐵鋰電池、?錳酸鋰電池、?鈦酸鋰電池、?三元鋰電池等體系，?其中電池的續(xù)航能力是評價電動汽車的重要指標(biāo)之一。
大家應(yīng)該都知道動力電池的工作溫度會對電池性能產(chǎn)生很大的影響。但是會產(chǎn)生什么具體的影響呢？
2024年4月27日，德國尼爾莫爾商業(yè)區(qū)的一起鋰電池儲能集裝箱火災(zāi)事件引起了全球關(guān)注。這起事故不僅導(dǎo)致兩名消防員在救援過程中受傷，更暴露了儲能系統(tǒng)在安全領(lǐng)域亟待解決的重要問題。
根據(jù)德國消防隊的出警記錄，火災(zāi)發(fā)生在晚上9點(diǎn)前不久。消防人員抵達(dá)現(xiàn)場時，雖然只觀察到輕微的煙霧，但打開儲能集裝箱的瞬間卻發(fā)生了帶有火焰閃光的爆炸。這一突發(fā)狀況不僅給現(xiàn)場消防員帶來了嚴(yán)重的威脅，也使得火災(zāi)控制變得更加復(fù)雜和困難
電池箱對電池起到支撐和保護(hù)的作用，因此電池箱要有足夠的強(qiáng)度和剛度，來保證電池在行車過程的安全可靠性，為結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化提供依據(jù)。
電動汽車在現(xiàn)代社會中已經(jīng)成為了一種越來越受歡迎的交通工具，其節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)備受人們青睞。然而，隨著電動汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，電池箱的重要性也越來越被人們所關(guān)注。
電池箱是電動汽車中最為重要的部件之一，它起到了支撐和保護(hù)電池的作用。因此，為了保證電池在行車過程中的安全可靠性
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。
現(xiàn)有一款灌封的電池管理模塊在溫度箱中進(jìn)行高低溫試驗時，發(fā)生主芯片管腳脫焊，導(dǎo)致該電池管理模塊無法正常工作。
電池管理模塊包括不同的電子元件、電路板、外殼等多個零件，并且灌封膠將這些器件密封在內(nèi)部。憑借常規(guī)方法在眾多影響因素中找出在高低溫試驗中芯片脫焊失效的具體原因相當(dāng)困難，這樣也難以找到改進(jìn)的方法。
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
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
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
