一、熱管理設計流程

客戶輸入

冷卻要求：

高溫環境，高速工況冷卻，電池溫度不允許超過45攝氏度；

高溫環境，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攝氏度低溫環境，加熱至0攝氏度，時間30min;

-30攝氏度低溫環境，加熱至0攝氏度，時間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

根據客戶輸入轉化為不同工況電池的充放電倍率發熱功率。

發熱功率估算

電池發熱功率的表達式為：

式中：U為電池開路電壓；I為電池電流；V為電池負載電勢，以上三項分別表示不可逆內阻熱、可逆熵熱和混合熱。

隨后Thomas和Newman證實，在電池的設計過程中，如果減小極化濃度差，混合熱可以忽略不計，公式(1)簡化為：

目前多采用此方法，但是根據發熱功率影響因素一定要確定哪個SOC、哪個溫度、哪個充放電倍率下的內阻。

      一般情況下會給出50%SOC25℃1C充放電下的內阻，但在充放電末端內阻值會變大，發熱功率也會變大，目前該方法在儲能領域用的比較多。因為儲能充放電策略相對來說比較單一。

其他發熱功率估算方法：

目前工程用得比較多的方式利用  測試得到的DCR隨著soc和T轉化為發熱量。

發熱功率估算

電芯溫度情況

熱管理初步設計—導熱

導熱材料主要關注點：

導熱性能、密度、阻燃性能、絕緣性能、熱穩定性、壓縮回彈性、拉伸和耐磨性能、粘接性、使用溫度、耐久性

在模塊中應用石墨片后對加熱速率影響不大，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。

熱管理初步設計—散熱

仿真分析

根據邊界輸入，進行流場和溫度流場仿真，包括壓力情況、速度情況、流量情況、不同工況的溫度情況。

實驗驗證

實驗驗證：

1、對模擬結果進行驗證；

2、了解熱管理真實性能；

3、比較模擬和實驗結果差距；

4、根據結果分析，提出優化方案。

隔熱保溫設計

從目前電池系統的發展趨勢來看，采用液冷系統越來越多，因此箱體隔熱設計越發重要。

意義：

1、保持系統內部溫度，有利于低溫充放電，延長使用壽命；

2、保持系統內部溫度，降低高溫路面熱輻射對系統內部溫度的影響；

3、外部出現火燒或者高溫時，保持電池包內部正常溫度，延緩電池熱失控，提高安全性；

4、在電芯發生熱失控時，能起隔熱作用，抑制熱擴散，延緩事故發生；

5、在電芯發生起火時，延緩火勢蔓延，增加逃生時間。

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、發泡硅膠、成瓷隔熱片、石墨烯隔熱等。

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