电池热管理设计案例分析
一、热管理设计流程客户输入冷却要求：高温环境，告诉工况冷却，电池温度不允许超过45摄氏度；高温环境，爬坡工况（10%坡度）冷却，电池温度不允许超过45摄氏度；高温环境，快充工况冷却，电池温度不允许超过45摄氏 ...
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一、热管理设计流程 客户输入冷却要求：高温环境，告诉工况冷却，电池温度不允许超过45摄氏度；高温环境，爬坡工况（10%坡度）冷却，电池温度不允许超过45摄氏度；高温环境，快充工况冷却，电池温度不允许超过45摄氏度；加热要求-20摄氏度低温环境，加热至0摄氏度，时间30min;-30摄氏度低温环境，加热至0摄氏度，时间50min；温差要求：冷却：<5摄氏度，加热：<10摄氏度；保温要求：高温和低温24H温度保持情况根据客户输入转化为不同工况电池的充放电倍率发热功率。发热功率估算电池发热功率的表达式为：  式中：U为电池开路电压；I为电池电流；V为电池负载电势，以上三项分别表示不可逆内阻热、可逆熵热和混合热。随后Thomas和Newman证实，在电池的设计过程中，如果减小极化浓度差，混合热可以忽略不计，公式(1)简化为：  目前多采用此方法，但是根据发热功率影响因素一定要确定哪个SOC、哪个温度、哪个充放电倍率下的内阻。 一般情况下会给出50%SOC25℃1C充放电下的内阻，但在充放电末端内阻值会变大，发热功率也会变大，目前该方法在储能领域用的比较多。因为储能充放电策略相对来说比较单一。其他发热功率估算方法：目前工程用的比较多得方式利用 测试得到得DCR随着soc和T转化为发热量。发热功率估算  电芯温度情况  热管理初步设计—导热   导热材料主要关注点：导热性能、密度、阻燃性能、绝缘性能、热稳定性、压缩回弹性、拉伸和耐磨性能、粘接性、使用温度、耐久性   在模块中应用石墨片后对加热速率影响不大，没有加快加热速率；使用石墨片后加热过程温差变小，极柱间温差可减小近2摄氏度，电池组最大温差可减小1.5摄氏度，均温效果明显。 热管理初步设计—散热    仿真分析根据边界输入，进行流场和温度流场仿真，包括压力情况、速度情况、流量情况、不同工况的温度情况。实验验证实验验证：1、对模拟结果进行验证；2、了解热管理真是性能；3、比较模拟和实验结果差距；4、根据结果分析，提出优化方案。隔热保温设计从目前电池系统的发展趋势来看，采用液冷系统越来越多，因此箱体隔热设计越发重要。意义：1、保持系统内部温度，有利于低温充放电，延长使用寿命；2、保持系统内部温度，降低高温路面热辐射对系统内部温度的影响；3、外部出现火烧或者高温时，保持电池包内部正常温度，延缓电池热失控，提高安全性；4、在电芯发生热失控时，能起隔热作用，抑制热扩散，延缓事故发生；5、在电芯发生齐活时，延缓火势蔓延，增加逃生时间。常见保温材料：泡棉（包括PU、CR、EVA和PE等）、绒毛毯、二氧化硅气凝胶、发泡硅胶、成瓷隔热片、石墨烯隔热等。 |
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