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一、熱管理設(shè)計(jì)流程

客戶輸入

冷卻要求：

高溫環(huán)境，告訴工況冷卻，電池溫度不允許超過45攝氏度；

高溫環(huán)境，爬坡工況（10%坡度）冷卻，電池溫度不允許超過45攝氏度；

高溫環(huán)境，快充工況冷卻，電池溫度不允許超過45攝氏度；

加熱要求

-20攝氏度低溫環(huán)境，加熱至0攝氏度，時(shí)間30min;

-30攝氏度低溫環(huán)境，加熱至0攝氏度，時(shí)間50min；

溫差要求：冷卻：<5攝氏度，加熱：<10攝氏度；

保溫要求：高溫和低溫24H溫度保持情況

根據(jù)客戶輸入轉(zhuǎn)化為不同工況電池的充放電倍率發(fā)熱功率。

發(fā)熱功率估算

電池發(fā)熱功率的表達(dá)式為：

式中：U為電池開路電壓；I為電池電流；V為電池負(fù)載電勢(shì)，以上三項(xiàng)分別表示不可逆內(nèi)阻熱、可逆熵?zé)岷突旌蠠帷?/span>

隨后Thomas和Newman證實(shí)，在電池的設(shè)計(jì)過程中，如果減小極化濃度差，混合熱可以忽略不計(jì)，公式(1)簡(jiǎn)化為：

目前多采用此方法，但是根據(jù)發(fā)熱功率影響因素一定要確定哪個(gè)SOC、哪個(gè)溫度、哪個(gè)充放電倍率下的內(nèi)阻。

      一般情況下會(huì)給出50%SOC25℃1C充放電下的內(nèi)阻，但在充放電末端內(nèi)阻值會(huì)變大，發(fā)熱功率也會(huì)變大，目前該方法在儲(chǔ)能領(lǐng)域用的比較多。因?yàn)閮?chǔ)能充放電策略相對(duì)來說比較單一。

其他發(fā)熱功率估算方法：

目前工程用的比較多得方式利用  測(cè)試得到得DCR隨著soc和T轉(zhuǎn)化為發(fā)熱量。

發(fā)熱功率估算

電芯溫度情況

熱管理初步設(shè)計(jì)—導(dǎo)熱

導(dǎo)熱材料主要關(guān)注點(diǎn)：

導(dǎo)熱性能、密度、阻燃性能、絕緣性能、熱穩(wěn)定性、壓縮回彈性、拉伸和耐磨性能、粘接性、使用溫度、耐久性

在模塊中應(yīng)用石墨片后對(duì)加熱速率影響不大，沒有加快加熱速率；

使用石墨片后加熱過程溫差變小，極柱間溫差可減小近2攝氏度，電池組最大溫差可減小1.5攝氏度，均溫效果明顯。

熱管理初步設(shè)計(jì)—散熱

仿真分析

根據(jù)邊界輸入，進(jìn)行流場(chǎng)和溫度流場(chǎng)仿真，包括壓力情況、速度情況、流量情況、不同工況的溫度情況。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：

1、對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證；

2、了解熱管理真是性能；

3、比較模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果差距；

4、根據(jù)結(jié)果分析，提出優(yōu)化方案。

隔熱保溫設(shè)計(jì)

從目前電池系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)來看，采用液冷系統(tǒng)越來越多，因此箱體隔熱設(shè)計(jì)越發(fā)重要。

意義：

1、保持系統(tǒng)內(nèi)部溫度，有利于低溫充放電，延長(zhǎng)使用壽命；

2、保持系統(tǒng)內(nèi)部溫度，降低高溫路面熱輻射對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部溫度的影響；

3、外部出現(xiàn)火燒或者高溫時(shí)，保持電池包內(nèi)部正常溫度，延緩電池?zé)崾Э?，提高安全性?/span>

4、在電芯發(fā)生熱失控時(shí)，能起隔熱作用，抑制熱擴(kuò)散，延緩事故發(fā)生；

5、在電芯發(fā)生齊活時(shí)，延緩火勢(shì)蔓延，增加逃生時(shí)間。

常見保溫材料：

泡棉（包括PU、CR、EVA和PE等）、絨毛毯、二氧化硅氣凝膠、發(fā)泡硅膠、成瓷隔熱片、石墨烯隔熱等。