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电池组的热分析

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  今天听了CADFEM的一位前辈的2个小时的交流会(这是其seminar:Battery Simulation 3天版的一个摘要),主要介绍CADFEM在ANSYS下做的电池组热分析的一些工作,虽然没有拿到其PPT但是根据这个公司在网上可见的材料聊聊他们做的工作。
     ADFEM、ZSW和Lionsmart三家受了德国ZF的资助,对(泛锂)电池进行了热方向的建模。CADFEM主要的工作,是把电池包的内部散热通 过简化的方法进行处理,这种MOR的方法,我个人没有搞太明白,应该是一种将多自由度通过处理后简化的方法。ANSYS就是做这个事情滴,由于本人没有特 别的基础,因此避过这一块。
      20121112052734657192523.jpg
     此图可谓相对清晰,它们采用了三种基本的电池模型来分析问题
     1.阻抗模型
     2.Newsman的电池电化学方程(个人觉得对于现成的电池而言不可测)
     3.推导的模型,由电池测试的特性测试结果,进行逆向工程得到电化学方程的20多个输入函数(个人觉得也是比较夸张的事情,持保留意见)
     在上图中,右半部分的两个模型就是模型1和模型3。
     左边的两个模型是一维的模型,和流体模型。为此该公司做了一个很大的铝板,然后在上头贴了99块聚合物电池:
      20121112052734766602524.jpg
     由此可以得到这样一个循环:电池工作状态=》产热=》引起电池温度状态变化=》产热变化;从而得到电学和温度的迭代反馈反应:
      20121112052734813502525.jpg
      20121112052734860392526.jpg
     今天听了CADFEM的一位前辈的2个小时的交流会(这是其seminar:Battery Simulation 3天版的一个摘要),主要介绍CADFEM在ANSYS下做的电池组热分析的一些工作,虽然没有拿到其PPT但是根据这个公司在网上可见的材料聊聊他们做的工作。
     ADFEM、ZSW和Lionsmart三家受了德国ZF的资助,对(泛锂)电池进行了热方向的建模。CADFEM主要的工作,是把电池包的内部散热通 过简化的方法进行处理,这种MOR的方法,我个人没有搞太明白,应该是一种将多自由度通过处理后简化的方法。ANSYS就是做这个事情滴,由于本人没有特 别的基础,因此避过这一块。
      20121112052734922912527.jpg
     此图可谓相对清晰,它们采用了三种基本的电池模型来分析问题
     1.阻抗模型
     2.Newsman的电池电化学方程(个人觉得对于现成的电池而言不可测)
     3.推导的模型,由电池测试的特性测试结果,进行逆向工程得到电化学方程的20多个输入函数(个人觉得也是比较夸张的事情,持保留意见)
     在上图中,右半部分的两个模型就是模型1和模型3。
     左边的两个模型是一维的模型,和流体模型。为此该公司做了一个很大的铝板,然后在上头贴了99块聚合物电池:
      20121112052734938542528.jpg
     由此可以得到这样一个循环:电池工作状态=》产热=》引起电池温度状态变化=》产热变化;从而得到电学和温度的迭代反馈反应:
      20121112052734954172529.jpg
      20121112052735079212530.jpg
     由此,这个软件就可以比较简单的估算在某个LOAD下其温度情况:
      20121112052735094842531.jpg
      20121112052735141732532.jpg
     我对所有的处理过程都没啥可说的,唯独对于建模过程还是持保留意见的,在其说明文档中有一页:
      20121112052735204262533.jpg
     根据实验得来的,未必有很强的适用性。这点在各种不同的电池上面尤其明显。但是我从内心中敬佩这家公司,它可以为电池组的散热设计和电动车/混动车 的散热设计提供一个相对精确的快速验证方法。在这个基础上,再次进行实验后修正,可以大大节约钱和时间,这说不定是一个很好的法子。
     参考文献:
     System Level Battery Thermal Behavior Study Electro-thermal simulations for batteries Thermal and Mechanical System Simulation Effective Electrothermal Simulation for Battery Pack and Power Electronics in HEVEV

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