电池组的热分析

发表于 2011/3/28

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。

CADFEM、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。

MOR方面的资料，可见此链接，可谓资料丰富。



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：



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：





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：





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：



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