Join the forum for Designers!
Your expertise is vital to the community. Join us and contribute your knowledge!
Join the Forum NowShare, learn and grow with the best professionals in the industry.
Batterijcel Thermisch ontwerpuitdagingen
Een van de belangrijkste uitdagingen in het thermische beheer van de batterij is ervoor te zorgen dat de temperaturen onder de maximale bedrijfslimieten liggen. Hogere temperaturen kunnen leiden tot verminderde efficiëntie, versnelde veroudering en potentiële veiligheidsrisico's. Ingenieurs moeten kennis hebben van de warmte die door een batterij is gegenereerd om koelsystemen adequaat te ontwerpen.
Het begrijpen en voorspellen van het thermische gedrag van batterijmodules vereist de integratie van de warmteverwijdering van een batterij met de elektrische mechanische eigenschappen van de batterijcel. Door de elektrische eigenschappen van een batterijcel te koppelen, kunnen betere batterijwarmte -afstotingssnelheden beschikbaar worden gesteld voor het ontwerp van het koelsysteem.
Technische oplossing
Het simuleren van thermisch gedrag van de batterij kan worden verbeterd via fysieke testgegevens van batterijcellen. Eén type batterijtests wordt hybride pulskarakterisering (HPPC) genoemd. Deze test kan de berekening van de interne weerstand van de batterij mogelijk maken. Hieronder is een voorbeeld van één puls uit een voorbeeld HPPC -gegevensset. De internale weerstand van een batterijcel is evenredig met de spanningsval gedeeld door de stroom. Twin Builder genereert weerstandswaarden van een volledige HPPC -gegevensset die meerdere temperatuur- en toestand van lading (SOC) kan omvatten. Deze weerstand wordt gebruikt samen met de circuitstroom en spanning om celwarmteverliesverlies te voorspellen.
ANSYS Twin Builder -software biedt hulpmiddelen voor het simuleren en analyseren van thermisch gedrag van batterijcellen en modules. Met zijn batterijwizard -mogelijkheden stelt Twin Builder ingenieurs in staat om complexe thermische interacties te modelleren en verschillende batterijafvoergedrag te evalueren. Twin Builder kan HPPC -gegevens gebruiken om snel warmteafstotwaarden te genereren.
Door Twin Builder te gebruiken, kunnen ingenieurs parametrische studies uitvoeren om verschillende ontwerpconfiguraties te verkennen. Dit maakt de identificatie mogelijk van oplossingen die zorgen voor een uniforme temperatuurverdeling en efficiënte warmtedissipatie, waardoor de batterijprestaties en veiligheid uiteindelijk worden verbeterd.
Om uitdagingen op het gebied van thermische management aan te pakken, kunnen ingenieurs meerdere ingangen evalueren met behulp van ANSYS -software. Deze ingangen kunnen verschillende celcapaciteit, C-rate en HPPC-gegevens omvatten. De simulatiemogelijkheden van Twin Builder zorgen voor evaluatie van deze verschillende inputs.
Methode
Het opzetten van batterijsimulaties met ANSYS Twin Builder in deze discussie omvat verschillende stappen. Deze stappen omvatten gedachtekaart, productkaart en Twin Builder Case Set -up.
Gedachte kaart: Een gedachte -kaart van de batterijcel wordt gegenereerd om ideeën, concepten of informatie op een gestructureerde manier te organiseren en weer te geven. De onderstaande denkkaart toont het doel van de simulatiestudie en vragen die worden gesteld om het doel te beantwoorden. Elke vraag wordt gevolgd door een theorie, actie en voorspelling om elke vraag te beantwoorden. Resultaten zouden ook aan de onderkant van elke tak worden toegevoegd wanneer deze worden gegenereerd.
Productkaarten: Een productkaart van de batterijcel in het circuit wordt gegenereerd om productfuncties op te noemen en te categoriseren. Een productkaart geeft factoren aan die overeenkomen met theorieën/acties in de denkkaart.
De onderstaande kaart toont een voorbeeld van een batterij HPPC -gegevensbestand en een Twin Builder -circuit. Tekstitems in rood zijn variabele of constante factoren.
De onderstaande kaart toont een voorbeeld van een batterij HPPC -gegevensset en gemanipuleerde spanningspulsen voor de studie. Tekstitems in rood zijn variabele factoren.
Twin Builder -simulatie: Twin Builder -modellen worden gegenereerd volgens de studies geproduceerd door de denkkaart. In dit geval wordt een fractionele factorale doe met 7-factor, 2-niveau, gebruikt die resulteert in 8 unieke Twin Builder-behandelingen. De onderstaande afbeeldingen tonen de reeks stappen voor het vullen van ingangen voor het batterijmodel. De eerste afbeelding is van het celconfiguratietool in de batterijwizard en de tweede is van de resulterende cel in een circuit.
De huidige bron gebruikt een trapeziumvormige profiel met een amplitude van 10 ampère gedurende 10 seconden na een eerste vertraging van 20 seconden.
De simulatieberekeningen worden uitgevoerd om de resultaten te genereren, gericht op warmteverlies, spanning en stroom van batterijcellen. Behandelingen Gegevens van warmteverlies worden geanalyseerd om de theorievragen te beantwoorden en voorspellingen te bevestigen of in tegenspraak te maken.
Resultaten Twin Builder Battery Simulation Resultaten
Grafische analyse: De onderstaande grafiek toont de resultaten van de tijdelijke batterijcelverlies voor de behandelingen. De grafiek geeft aan dat spanningsdiepte de belangrijkste factor is. Wanneer de spanningsval in de HPPC -gegevens groter is, is de batterijweerstand hoger, wat resulteert in een hoger vermogensverlies. Andere invoerfactoren veroorzaken een kleinere variatie in warmteverlies.
De onderstaande grafieken ook elk display dat de HPPC -spanningsdiepte de belangrijkste factor is op het verlies van celvermogen. Circuitinvoertemperatuur, HPPC -stroom en de batterijcapaciteit van Twin Builder zijn mild significant. Spanningsverschuiving en tijdstrekken hebben een verwaarloosbare invloed.
Waarnemingen
Spanningsdaling diepte: Hogere spanningsvaldiepte in een HPPC -puls resulteert in hogere interne weerstand en daarom hoger warmteverlies.
Circuittemperatuur: Circuittemperatuur beïnvloedt de weerstand licht omdat de spanningsdaalt voor pulsen bij 25C groter dan die bij 45 ° C. Grotere spanningsdruppels resulteren in hogere weerstand en hoger warmteverlies.
HPPC -gegevensstroom: Hogere stroom gespecificeerd in het HPPC -bestand resulteert in kleinere weerstand en daarom kleiner warmteverlies.
Batterijwizard Celcapaciteit: Celcapaciteit had een kleine invloed op weerstand op weerstand en daarom kleine invloed op warmteverlies.
HPPC SOC: HPPC SOC had een kleine invloed op weerstand op weerstand en daarom kleine invloed op warmteverlies.
Spanningsverschuiving: Spanningsverschuiving heeft een verwaarloosbare invloed op weerstand en daarom verwaarloosbare invloed op warmteverlies.
Spanningstijd stretch: Tijdstrek heeft een verwaarloosbare invloed op de pulsspanningsdaling en daarom verwaarloosbare invloed op warmteverlies.
Samenvatting
De Twin Builder -simulaties duurden elk minder dan 2 seconden om op te lossen. De ingenieur kan snel het thermische warmteverlies bepalen voor een batterijcel uit de HPPC -gegevens.
Join the forum for Designers!
Your expertise is vital to the community. Join us and contribute your knowledge!
Join the Forum NowShare, learn and grow with the best professionals in the industry.