Modelos de Elementos Finitos Acoplados Térmico-Eléctricos-Mecánicos para Vehículos Eléctricos de Batería
Autores: Ling, Chenxi; Wang, Leyu; Kan, Cing-Dao; Yang, Chi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Modelos de Elementos Finitos Acoplados Térmico-Eléctricos-Mecánicos para Vehículos Eléctricos de Batería
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Seguridad
Baterías de iones de litio
Fuga térmica
Vehículo eléctrico
Simulación
Multifísica.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
La seguridad de las baterías de iones de litio es crítica para la seguridad de los vehículos eléctricos de batería (BEVs). El propósito de este trabajo es desarrollar un método para predecir el desbordamiento térmico de la batería en la simulación de choques de vehículos eléctricos completos. Se utiliza un análisis de elementos finitos acoplado térmico-eléctrico-mecánico para modelar una celda individual de batería de iones de litio, un módulo de batería, un paquete de batería y un vehículo eléctrico de batería con 24 módulos de batería en una conexión de circuito en vivo. La batería de iones de litio se modela utilizando un enfoque representativo, con cada componente interno de la batería modelado individualmente para representar su forma geométrica y propiedades térmicas, mecánicas y eléctricas realistas. Se utiliza un solucionador de calefacción por resistencia y un modelo de circuito de Randles construido con una fuente de voltaje generalizada para simular el comportamiento eléctrico de la batería. La simulación térmica de la batería considera la capacidad calorífica y la conductividad térmica de los diferentes componentes de la celda, así como la conducción de calor, la radiación y la convección en sus interfaces. La propiedad mecánica de los modelos de celda de batería y módulo de batería se valida utilizando pruebas de punzón esférico. La propiedad eléctrica de los modelos de celda de batería y módulo de batería se verifica contra la simulación de CircuitLab en una prueba de cortocircuito externa. Los resultados de la simulación para la resistencia interna del módulo de batería son consistentes con los datos experimentales y los valores de la literatura. El fenómeno de acoplamiento multifísico se demuestra con una simulación de compresión cilíndrica en el módulo de batería. El modelo BEV multifísico con 24 módulos de batería en vivo se utiliza para simular la prueba de cortocircuito externa y la prueba de impacto en el polo lateral. El tiempo de ejecución de la simulación es de menos de 24 horas. Los resultados demostraron la viabilidad de utilizar un modelo de batería representativo y un análisis multifísico para predecir el desbordamiento térmico de la batería en el análisis de choques de vehículos eléctricos completos.
Descripción
La seguridad de las baterías de iones de litio es crítica para la seguridad de los vehículos eléctricos de batería (BEVs). El propósito de este trabajo es desarrollar un método para predecir el desbordamiento térmico de la batería en la simulación de choques de vehículos eléctricos completos. Se utiliza un análisis de elementos finitos acoplado térmico-eléctrico-mecánico para modelar una celda individual de batería de iones de litio, un módulo de batería, un paquete de batería y un vehículo eléctrico de batería con 24 módulos de batería en una conexión de circuito en vivo. La batería de iones de litio se modela utilizando un enfoque representativo, con cada componente interno de la batería modelado individualmente para representar su forma geométrica y propiedades térmicas, mecánicas y eléctricas realistas. Se utiliza un solucionador de calefacción por resistencia y un modelo de circuito de Randles construido con una fuente de voltaje generalizada para simular el comportamiento eléctrico de la batería. La simulación térmica de la batería considera la capacidad calorífica y la conductividad térmica de los diferentes componentes de la celda, así como la conducción de calor, la radiación y la convección en sus interfaces. La propiedad mecánica de los modelos de celda de batería y módulo de batería se valida utilizando pruebas de punzón esférico. La propiedad eléctrica de los modelos de celda de batería y módulo de batería se verifica contra la simulación de CircuitLab en una prueba de cortocircuito externa. Los resultados de la simulación para la resistencia interna del módulo de batería son consistentes con los datos experimentales y los valores de la literatura. El fenómeno de acoplamiento multifísico se demuestra con una simulación de compresión cilíndrica en el módulo de batería. El modelo BEV multifísico con 24 módulos de batería en vivo se utiliza para simular la prueba de cortocircuito externa y la prueba de impacto en el polo lateral. El tiempo de ejecución de la simulación es de menos de 24 horas. Los resultados demostraron la viabilidad de utilizar un modelo de batería representativo y un análisis multifísico para predecir el desbordamiento térmico de la batería en el análisis de choques de vehículos eléctricos completos.