Тел.: +86-18025912990 |Электронная почта: wst01@winsharethermal.com
Вы здесь: Дом » Новости » Блог » Характеристики теплопередачи литий-ионных аккумуляторов и конструкция управления температурным режимом

Характеристики теплопередачи литий-ионных аккумуляторов и конструкция управления температурным режимом

Просмотры:17     Автор:Pедактор сайта     Время публикации: 2023-05-12      Происхождение:Работает

С увеличением продаж и количества владельцев транспортных средств на новой энергии время от времени также происходят пожары на транспортных средствах на новой энергии.Конструкция системы управления температурным режимом является узким местом, ограничивающим разработку транспортных средств на новых источниках энергии.Разработка стабильной и эффективной системы управления температурным режимом имеет большое значение для повышения безопасности транспортных средств, работающих на новых источниках энергии.


Тепловое моделирование литий-ионных аккумуляторов является основой управления тепловым режимом литий-ионных аккумуляторов.Моделирование характеристик теплопередачи и моделирование характеристик тепловыделения являются двумя важными аспектами теплового моделирования литий-ионных аккумуляторов.В существующих исследованиях по моделированию характеристик теплообмена аккумуляторов считается, что литий-ионные аккумуляторы обладают анизотропной теплопроводностью.Поэтому очень важно изучить влияние различных положений теплопередачи и поверхностей теплопередачи на теплоотдачу и теплопроводность литий-ионных аккумуляторов для разработки эффективных и надежных систем управления температурой для литий-ионных аккумуляторов.

жидкая холодная пластина

1. Эквивалентная модель теплопроводности ячейки

В качестве объекта исследования была использована литий-железо-фосфатная аккумуляторная батарея емкостью 50 А·ч, и были подробно проанализированы ее характеристики теплопередачи, и была предложена новая идея конструкции управления тепловым режимом.Форма элемента показана на рисунке 1, а параметры конкретных размеров показаны в таблице 1. Структура литий-ионного аккумулятора обычно включает в себя положительный электрод, отрицательный электрод, электролит, сепаратор, вывод положительного электрода, вывод отрицательного электрода, центральную клемму, изоляционный материал, предохранительный клапан, термистор с положительным температурным коэффициентом (PTC) и корпус батареи.Разделитель зажат между положительным и отрицательным полюсными наконечниками, а сердечник батареи формируется путем намотки или группа полюсов формируется путем ламинирования.Упростите многослойную структуру ячейки до материала ячейки того же размера и выполните эквивалентную обработку теплофизических параметров ячейки, как показано на рисунке 2. Предполагается, что материал ячейки батареи представляет собой кубовидную единицу с анизотропными характеристиками теплопроводности. .Предполагается, что теплопроводность (λz), перпендикулярная направлению укладки, меньше, чем теплопроводность (λx, λy), параллельная направлению укладки.

Конструкция управления температурой литий-ионной батареи

Конструкция управления температурой литий-ионной батареи-1

Конструкция управления температурой литий-ионной батареи-2

2. Клетка sтвое лицо hесть dрассеянность cспособность

Результаты испытаний теплопроводности элемента показаны в Таблице 2. При использовании этого элемента для интеграции в систему аккумуляторной батареи поверхность рассеивания тепла конструкции управления температурным режимом элемента включает 5 других внешних поверхностей, кроме поверхности выступа.Оцените и рассчитайте его способность рассеивания тепла и определите путь рассеивания тепла ядра батареи, когда предполагается, что нагрузка нагревается.

Конструкция управления температурой литий-ионной батареи-3

Эта статья направлена ​​на исследование наилучшего способа управления теплопередачей на уровне ячейки во время интеграции аккумуляторной батареи.Поэтому 5 охлаждающих поверхностей ячейки разбиты на 3 группы.Существует три различных варианта соединения элемента батареи со структурой управления температурой системы, как показано на рисунке 3.

Конструкция управления температурой литий-ионной батареи-4

Путем максимального переднего и заднего теплообмена ячейки происходит передача тепла изнутри ячейки по пути теплопроводности λz к теплу, выделяемому ячейкой через поверхность ячейки.Если выбран боковой теплообмен, то тепло изнутри ячейки проходит по пути λ y теплопроводности, а выделяемое ячейкой тепло передается через поверхность ячейки.Если выбрана теплопередача с нижней поверхности, тепло изнутри ячейки будет передавать тепло, выделяемое клеткой, через поверхность ячейки по пути λ x теплопроводность.


Оптимальный выбор для проектирования управления температурным режимом заключается в том, что система пластина жидкостного охлаждения или воздуховод может касаться поверхности с самой сильной способностью рассеивания тепла ядра батареи.В настоящее время конструкция системы в основном определяет положение пластины жидкостного охлаждения или направление потока воздуха в воздуховоде с точки зрения облегчения интеграции системы, игнорируя систематическую оценку теплопередающей способности каждой поверхности элемента батареи.В предположении, что параметры внешней среды постоянны, в качестве поверхностей рассеивания тепла выбираются разные поверхности ячеек (выбор различной теплопроводности, площади рассеивания тепла и пути рассеивания тепла).Основные параметры поверхности рассеивания тепла показаны на рисунке 4, а путь рассеивания тепла ячейки показан на рисунке 5.

Конструкция управления температурой литий-ионной батареи-5

Конструкция управления температурой литий-ионной батареи-6

На основании приведенного выше анализа, когда градиент температуры ΔT в направлении передачи составляет 1 К, рассчитывается тепловой поток каждой охлаждающей поверхности батареи.


Когда ΔT равно 1 К, тепловой поток составляет 3,39 Вт, если A1 и A2 являются основными охлаждающими поверхностями.Если A3 и A4 являются основными охлаждающими поверхностями, тепловой поток составляет 4,68 Вт. Если A5 используется в качестве основной охлаждающей поверхности, тепловой поток составляет 0,78 Вт. Таким образом, сторона батареи (A3, A4) является лучшим расположением а нижняя часть батареи (A5) — наихудшее место с точки зрения теплового потока.


За условие исследования принята зарядка и разрядка элемента при 1 С, а время зарядки или разрядки 3600 с.Внутреннее тепловыделение ячейки 6,4 Вт. Общая масса ячейки и алюминиевого корпуса 1,43 кг.В целом удельная теплоемкость составляет 1026,3 Дж/(кг·К).


Если предположить, что температура окружающей среды составляет 295 К, а сердечник батареи не отдает тепло в окружающую среду, повышение температуры сердечника батареи составляет 15,7 К. Когда элемент находится в рабочем состоянии, температура элемента составляет 310,7 К.


В соответствии с указанными выше свойствами материала и процессом тепловыделения устанавливаются граничные условия моделирования, а результаты моделирования методом конечных элементов (FEA) повышения температуры ядра батареи показаны на рисунке 6. Сравнение результатов расчета и Результаты моделирования МКЭ представлены на рис. 7. Из рис. 6 и рис. 7 видно, что распределение температурного поля ядра батареи составляет 310,72-310,95 К, что согласуется с результатами расчетов, что доказывает, что математическое моделирование батарея FEA является точной и надежной.Результаты FEA могут эффективно проверить поведение теплопередачи ячейки.

Конструкция управления температурой литий-ионной батареи-7

Конструкция управления температурой литий-ионной батареи-8

3. Расчет против sимитация

Принимая во внимание метод модульной интеграции квадратных литий-ионных аккумуляторов, существующая конструкция выбора контактной поверхности для управления тепловым режимом конструкции модуля включает схему теплопередачи нижней поверхности аккумулятора (A5) и схему теплопередачи боковой стороны аккумулятора. (А3+А4).Схема аккумуляторной батареи спереди и сзади (A1+A2).При одинаковой внешней среде и нагрузке по скорости тепловыделения батареи в этой статье предполагается одинаковая теплопроводность, выбирается схема теплопередачи на дне батареи или схема теплопередачи на стороне батареи и сравнивается разница температур и результаты повышения температуры элементов батареи.


Программное обеспечение для численного расчета используется для расчета параметров одного и того же источника тепла на разных поверхностях теплоотвода квадратных литий-ионных аккумуляторов для проверки эффекта теплоотвода схемы теплопередачи на нижней поверхности батареи и схемы теплопередачи на нижней поверхности. стороне батареи.Температура окружающей среды 295 К, мощность тепловыделения ячейки 6,4 Вт, остальные физические параметры такие же, как и в предыдущей главе.Предполагая, что схема теплопередачи на днище батареи и схема теплопередачи на стороне батареи поддерживают одинаковую теплопроводность поверхности рассеивания тепла, то есть одинаковую внешнюю схему теплопроводности и одинаковую обработку теплопроводности поверхности принимаются.

жидкая холодная пластина

Сравнивая результаты численного расчета двух схем, можно сделать вывод, что:

(1) Выберите сторону батареи в качестве поверхности рассеивания тепла элемента батареи, и можно улучшить максимальное повышение температуры и максимальную разницу температур элемента батареи.


(2) Сравнивая наклон в конце кривой повышения температуры, можно увидеть, что кривая повышения температуры схемы теплопередачи на дне батареи будет продолжать увеличиваться по мере увеличения времени работы, а максимальная температура элемент батареи будет продолжать увеличиваться (например, циклы зарядки и разрядки).Однако конец кривой повышения температуры схемы теплопередачи на стороне батареи близок к равновесию, то есть повышение температуры и разность температур не изменяются существенно по мере увеличения времени работы.


Подводя итог, можно сказать, что при выборе положения терморегулирования и отвода тепла от элемента батареи схема теплопередачи на боковой стороне батареи лучше, чем схема теплопередачи на нижней поверхности батареи.

Медная трубчатая пластина

4. Cзаключение

Посредством численного моделирования и расчетов по формулам подтверждено, что при проектировании управление температурой литий-ионных аккумуляторов, необходимо оценить способность рассеивания тепла положения рассеивания тепла управления температурой, чтобы определить наилучшую поверхность рассеивания тепла.Необходимо дополнительно определить ключевые параметры, влияющие на способность рассеивания тепла, такие как размер батареи, скорость тепловыделения, поток рассеивания тепла и расстояние пути теплопроводности.Анализ поведения теплопередачи и характеристик теплопередачи на уровне элемента может эффективно решить проблему неточного и детального проектирования управления температурным режимом на уровне системы, вызванную игнорированием способности теплопередачи элемента батареи и упором на процесс системной интеграции во время управления температурным режимом. действующая система упаковки аккумуляторов.Он предлагает новые идеи и методы для эффективных систем управления температурным режимом упаковки батарей.


Расскажите мне о своем проекте
По любым вопросам по вашему проекту обращайтесь к нам, мы ответим вам в течение 12 часов, спасибо!
Send a message