如何计算电池包成本？- 12
8.3.1.2 环境传热热环境条件下的传热速率由下式计算：其中，k、A、δ分别为包套绝缘的导热系数(默认为0.00027 W/cm/ k)、面积和厚度(默认为10mm)。TH,amb为热环境温度(默认为50℃)，T为工作温度。绝缘与外部环境接触的面积根据第5.5.3节中的包套尺寸计算。8.3.2 冷却系统尺寸冷却系统的大小是基于总产热率-即qs(式8.1)和qamb(式8.10)的总和。BatPaC假定了四个默认系统，其属性如表8.2所示。BatPaC选择能够满足电池组总冷却需求的最小冷却系统。如果在“Dashboard”上选择电动汽车充电(参见第6节)，则唯一例外。如果选择电动汽车充电，BatPaC将自动假设最大的系统具有6kw的冷却能力，以处理快速充电过程中的高热量。表8.2表8.2中制冷剂系统的质量和体积包括所有附加部件(即泵、热交换器和阀门)的质量和体积。这些值乘以电池包数量的平方根，以说明与多个电池包相关的附加复杂性。性能系数用于确定热交换器的压降(见第8.3.3节)。基准成本包括冷却剂、泵、热交换器、阀门和额外制冷剂的成本。8.3.3 泵功率BatPaC提供了冷却剂通过电池包和热交换器循环所需的泵送功率的估计。总泵送功率计算如下：其中Pclnt和Pexchg分别是通过冷却剂流动系统和热交换器移动冷却剂所需的泵送功率。fp是一个泵效率系数，默认值为0.5。冷却剂系统所需的功率是根据层流作用下矩形管道的压降计算的，其结果如下：式8.12中，ρclnt和μclnt分别为冷却剂的密度(默认为1.07 g/cm3)和粘度(默认为0.055 poise)。Dh为冷却液通道的水力直径。Lclnt是冷却剂在冷却板内的路径长度(是排架长度和高度的两倍)。Gclnt为通过冷却板的流体质量流量(g/s/cm2)。Qclnt是冷却剂的总流量(cm3/s)，由冷却剂从包入口到出口的允许温升决定。计算公式如下：式中，Cp,clnt、ΔTclnt分别为冷却剂比热容(默认为3.264 J/g/K)、允许温升(默认为5℃)。在式8.12中，fp,add是考虑连接和冷却板转弯周围附加压降的因子(默认值= 2)。通过换热器的泵送功率与所需的冷却速率和表8.2中的性能系数(PC)成正比。计算方法如下：8.4 冷却的充分性8.4.1 冷却的充分性级别BatPaC包括一个计算，通过确保冷却剂输入特性(即入口温度和允许温升)和电池的几何形状可以保持电池内的安全温度来检查冷却的充分性。BatPaC在持续运行期间进行传热计算，并根据电池中心的最高温度提供评级。根据电池中心的最高温度与“Dashboard”上设置的所需操作温度之间的差异，给出优秀，良好，一般或差的评级。表8.3给出了这些数字的温度范围。每种电池设计的等级都包含在“热”工作表和“仪表板”中的“计算和验证”部分(见3.2.3.1节)。表8.3可以对电池设计进行各种更改，以解决冷却等级不足的问题。这包括对电源、电池几何形状和冷却系统的更改。这一段讨论了几个主要因素。首先，电池的几何形状可以通过调整电池组中的电池数量(使电池更小)、长宽比([L/W])或电池厚度来改善传热。还可以通过降低进口冷却液温度或冷却液流动系统中允许的冷却液温升来修改等级。这些都不会直接影响电池包的设计。降低温升将增加所需的流量，这将增加BatPaC报告的泵送功率。降低进口冷却液温度会增加对车内空调机组的需求。BatPaC没有考虑到这一额外需求，因为它超出了电池组的范围，并且取决于车辆设计、环境条件和车辆使用概况。8.4.2 电芯温度计算电池中心的最高温度由下式近似计算：其中Tclnt,in为进口冷却剂温度(默认为15℃)，ΔTc2w为电池中心与冷却剂面板壁之间的温度差，ΔTw2f为冷却剂面板壁与冷却剂流体中心之间的温度降。关于ΔTc2w和ΔTw2f的详细讨论可以在之前版本的手册[12]中找到。一般来说，ΔTc2w的计算假设热量通过接触电池边缘和侧面的铝热导体(见图8.3)。传热假设在所有四个大表面上进行，而不仅仅是在图8.3所示的两个表面上。热传递出来的标签是被忽略的。从电池中心到冷却板壁的总温度差由下式计算：其中第一组括号对应于每个电芯的散热，第二组将这个数字除以电池中心和冷却板壁之间每个温差的总散热。[q/ΔT]的单位为W/°C。计算假设电池外的薄金属组件(即铝导体、模组壁和冷却板壁)温度均匀。[q/ΔT]cell,s和[q/ΔT]cell,e使用经验相关性确定。这些相关性是从70个代表性电芯的传热有限元模拟中得到的。前一版本的手册包含了方法的细节，70个电芯的参数范围和验证数据[19]。相关关系如下：式中δcell、Wcell和LAl分别为电芯厚度、电芯宽度和铝热导体长度。δmetal是介于软包电池和冷却剂之间的金属厚度。它由铝制导热体、钢制模组壁和不锈钢冷却板壁组成。Ky和kx分别是电芯跨层和平行于各层的热导率。导热系数是根据铝箔、铜箔、正极涂布、负极涂布、隔膜、折边的默认值计算得出的复合参数。默认值可以在“Thermal”工作表中进行调整。ky和kx的默认电导率良率分别为0.00934和0.20108 W/cm/K。从冷却剂面板壁到冷却剂流体的温度下降使用以下公式计算：其中Aw2f为壁面与冷却液之间的有效面积。它相当于在模组排架的顶部和底部与模组接触的冷却面板区域。h为面板壁面与流体之间的换热系数(W/cm2/K)。计算方法如下：式中kclnt为导热系数EG/W (0.0043 W/cm2/K)。Nu是努塞尔数。它是通过求解一组涉及流体和板之间传热的数值模拟而得出的经验关联来确定的。它基于Nickolay和Martin的相关性，该相关性将Graetz数和极限解Nu∞= 5.385与平均努塞尔数联系起来[20]。具体如下：其中常数N和C1的值分别为3.592和2.255。Gz为Graetz数，定义为：Re和Pr分别是雷诺数和普朗特数。其计算方法如下：其中u是平均速度，所有其他项都在本节中定义过。用于确定Nu相关性的模拟假设了不可压缩层流；辐射可以忽略不计；和稳态条件。(未完待续~)来源：小明来电
