近年来,由于电动汽车,可再生能源和其他相关场的快速开发,锂离子电池已被广泛用作重要的储能装置。但是,锂离子电池在使用过程中产生大量热量。此外,高温可以严重影响电池的性能和安全性。基于此背景,本论文旨在研究锂离子电池的热特性及其在不同散热场景下的温度分布,并提出有效的热去除方案。通过审查相关的研究和基本原理,建立了数值模型,并为锂离子电池组进行了数值模拟。对于空冷的散热条件,提出了四个不同的入口和出口布局方案,并评估了散热效果。另外,探索了不同参数对冷却效果的影响。
(1) Lincot, D.;Guillemoles, JF;Taunier, S.;Guimard, D.;Sicx-Kurdi, J.;Chaumont, A.;Roussel, O.;Ramdani, O.;Hubert, C.;Fauvarque, JP;Bodereau, N.;通过电沉积制备黄铜矿薄膜太阳能电池。太阳能 2004,77,725-737。 (2) Todorov, T.;Mitzi, DB 光伏器件黄铜矿吸光层的直接液体涂层。欧洲无机化学杂志 2010,1,17-28。 (3) Jäger-Waldau, A. 在《光伏实用手册》中 McEvoy, A;Markvart, T.;Castañer, L. 编辑;Academic Press,2012; IC-4 章,第 373-395 页。(4)Cao, Q.;Gunawan, O.;Copel, M.;Reuter, KB;Chey, SJ;Deline, VR;Mitzi, DB Cu(In, Ga)Se 2 黄铜矿半导体中的缺陷:材料特性、缺陷态和光伏性能的比较研究。Adv. Energy. Mater. 2011,1,845-853。(5)Rockett, AA 黄铜矿太阳能电池的现状和机遇。Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2010,14,143-148。(6)Fiechter, S.;Tomm, Y.;Kanis, M.;Scheer, R.;Kautek, W. 论黄铜矿型 CuInS 2 的均质区、生长模式和光电特性。 Phys. Status Solidi B 2008 , 245, 1761-1771。(7) Marron, DF; Cánovas, E.; Levy, MY; Marti, A.; Luque, A.; Afshar, M.; Albert, J.; Lehmann, S.; Abou-Ras, D.; Sadewasser, S.; Barreau, N. 对基于黄铜矿的中间带材料纳米结构方法的光电评估。Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2010 , 94, 1912-1918。(8) Kerroum, D.; Bouafia, H.; Sahli, B.; Hiadsi, S.; Abidri, B.; Bouaza, A.; Timaoui, MA 压力对锌硅二砷化物 ZnSiAs 2 -黄铜矿的机械稳定性和光电行为的影响:DFT 研究。Optik 2017,139,315-327。(9)Ohmer, MC;Pandey, R. 黄铜矿作为非线性光学材料的出现。MRS Bull。1998,23,16-22。(10)Kildal, H.;Mikkelsen, JC 黄铜矿 AgGaSe 2 中的非线性光学系数、相位匹配和光学损伤。Opt. Commun. 1973,9,315-318。(11)Abrahams, SC; Bernstein, JL 压电非线性光学 CuGaS 2 和 CuInS 2 晶体结构:AIB III C 2 VI 和 A II B IV C 2 V 型黄铜矿中的亚晶格畸变。J. Chem. Phys. 1973 ,59,5415-5422。(12)Boyd, G.;Buehler, E.;Storz, F.;Wernick, J. 三元 A II B IV C 2 V 黄铜矿半导体的线性和非线性光学特性。IEEE J. Quantum Electron. 1972 ,8,419-426。(13)Feng, W.;Xiao, D.;Ding, J.;Yao, Y. I-III-VI 2 和 II-IV-V 2 黄铜矿半导体中的三维拓扑绝缘体。Phys. Rev. Lett. 2011, 106, 016402. (14) 赵YJ; Zunger, A. 自旋电子 CuM III X 2 VI 黄铜矿半导体中 Mn 取代的位点偏好。物理。 Rev. B 2004 , 69, 075208。 (15) Koroleva, LI; Zashchirinskiĭ,DM;卡帕耶娃,TM;马伦金,SF;费多尔琴科,四世;希姆恰克,R.;克鲁祖曼斯卡,B.;多布罗沃尔斯基,V.;基兰斯基,L.锰掺杂的 ZnSiAs 2 黄铜矿:一种用于自旋电子学的新型先进材料。Phys. Solid state 2009,51,303-308。(16)Shay, J. L;Wernick, JH 三元黄铜矿半导体:生长、电子特性和应用。英国牛津,帕加马出版社,1975 年。(17)Medvedkin, GA;Ishibashi, T.;Nishi, T.;Hayata, K.;Hasegawa, Y.;Sato, K. 新型稀磁半导体 Cd 1-x Mn x GeP 2 的室温铁磁性。Jpn. J. Appl. Phys. 2000,39,L949。
上海理工大学机电工程学院,上海 200093 通讯作者,电子邮箱:fkg11@163.com 摘要 随着主轴转速的提高,发热成为高速电主轴的关键问题。为了获得电主轴的实际热行为,本文开发了热特性数字孪生系统。热特性数字孪生的原理是通过数据采集系统和修正模型映射和修正热边界条件来模拟机床的热行为。所提出的数字孪生系统包括数字孪生软件、数据采集系统和嵌入传感器的物理模型三个模块。数字孪生软件基于 Qt 使用 C++ 编程语言和 ANSYS 二次开发开发。提出热边界修正模型,利用数据采集系统测得的热关键点温度来修正发热和接触热阻。为了验证数字孪生系统的预测精度,在电主轴上进行了试验。实验结果表明,数字孪生系统预测精度大于95%,对提高热特性仿真与热优化的精度具有重要意义。 关键词 数字孪生·热特性·精度仿真·电主轴 1.引言 热行为预测在数控机床热优化中具有重要意义。电主轴是数控机床的核心,也是其主要热源。数控机床向超高速、超高精度方向发展的趋势,对电主轴热特性的精确分析提出了更严格的要求。影响主轴温度场和热变形准确预测的主要因素来自产热和接触热阻两个方面,在主轴工作过程中,产热和接触热阻都不是恒定的。由于主轴工作时伴随产热,引起热变形,使主轴零部件接触面间产生热应力,接触压力的变化使接触热阻和内部热源产热量也发生变化。为了提高热行为预测精度,热特性数字孪生成为模拟主轴单元温度场分布的最佳选择。数字孪生是指通过构建数字化虚拟实体与物理实体之间的映射关系,实现虚实映射。它将物理空间中的物理实体映射到数字空间,具有数据映射、分析决策、控制执行等功能。近年来,许多学者对数字孪生进行了卓有成效的研究工作,形成了成熟的理论体系。在理论方面,数字孪生的概念最早由Grieves教授[1]于2003年提出,随后NASA将该概念应用于阿波罗计划中的飞行器。Dmitry Kostenko等[2]研究了设备数字孪生在静态和动态领域的应用
摘要:电池设计工作通常优先考虑提高活性材料的能量密度及其利用率。然而,优化电池单元和电池组级别的热管理系统也是实现与任务相关的电池设计的关键。电池热管理系统负责管理电池单元的热分布,对于平衡电池性能和寿命至关重要。设计这样的系统需要考虑电池单元和电池组内的众多热源。本文总结了使用等温电池量热法在几种商用锂离子电池单元中观察到的发热特性。主要重点是评估温度、C 速率和形成周期的影响。此外,模块级特性显示了模块互连产生的大量额外热量。在每个级别表征热特征有助于在设计、生产和特性阶段为制造提供信息,否则在整个电池组级别可能无法考虑到这些信息。对 5 kWh 电池组的进一步测试表明,由于冷却布置效率低下,可能会出现相当大的温度不均匀性。为了缓解这种挑战,提出了一种结合热特性和多领域建模的方法,提供了一种无需构建昂贵的模块原型的解决方案。
抽象具有适当的孔隙率,高电导率和良好的热稳定性的锂离子电池中分离器的特性。分离器中的热稳定性是电池使用中必须考虑的重要特征。分离器是锂离子电池中正极和负电极之间分离的一个组成部分,并且必须能够承受高温而不会遭受降级或安全危害。本研究的目的是将PVA/GO分离器的热性分析为锂离子电池分离器。PVA纳米纤维合成使用电源方法,PVA纳米纤维的结果将浸入GO溶液中,然后将以DTA-TGA来表征结果,以确定热性能。结果表明,PVA/GO分离器的热稳定性在小于317.35°C的温度下具有热稳定性,并且在317.35°C的温度下分解。在这项研究中,可以得出结论,PVA/GO分离器已达到一半的热稳定性。
有几种方法可以定义结到外壳的热阻;然而,用一个数字准确且可重复地描述封装中的热流是相当具有挑战性的。对于许多功率封装系列(如 TO 型封装),热瞬态测试和所谓的双界面方法可以提供可靠的结果。双热瞬态的结构函数分歧点可以很好地描述此类结构中的材料界面。然而,分歧点的位置和性质在很大程度上取决于热扩散的形状和方向。如果封装面积远大于散热芯片,则使用不同的界面时热流的形状会发生变化 [1,2]。这导致与两种设置相对应的结构函数在到达外壳表面之前就有很大偏差。本文探讨了这种现象的起源。对不同的大型 IGBT 模块进行了测量和模拟结果比较,对其结构进行了多项修改,从而可以详细分析热流路径。对只加热大模块的一小部分和加热所有芯片进行了比较。一些样品经过了热循环可靠性测试,导致芯片下方出现裂纹。借助结构函数,可以直观地看到减少芯片贴装面积的影响。
Nurgizat, Y.、Balbayev, G. 和 Bakhtiyar, B. (2021)。大学纳米卫星强度和热特性研究。在 M. Shelley、W. Admiraal 和 H. Akcay (Eds.) 的 ICEMST 2021 论文集——国际数学、科学和技术教育会议 (第 108-117 页) 中,土耳其安塔利亚。ISTES 组织。
上海理工大学机电工程学院,上海 200093 通讯作者,电子邮箱:fkg11@163.com 摘要 随着主轴转速的提高,发热成为高速电主轴面临的关键问题。为了获得电主轴的实际热行为,本文开发了热特性数字孪生系统。热特性数字孪生的原理是通过数据采集系统和修正模型映射和修正热边界条件来模拟机床的热行为。所提出的数字孪生系统包括数字孪生软件、数据采集系统和嵌入传感器的物理模型三个模块。数字孪生软件基于Qt使用C++编程语言和ANSYS二次开发开发。提出热边界修正模型,利用数据采集系统测得的热关键点温度来修正发热和接触热阻。为了验证数字孪生系统的预测精度,在电主轴上进行了试验。实验结果表明,数字孪生系统的预测精度大于95%,对提高热特性仿真和热优化的精度具有重要意义。
摘要:本文概述了锂离子电池系统中精确热分析的重要性。它强调了对额外研究的要求,以创建有效的方法来建模和控制热性能,并最终是提高锂离子电池的安全性和性能。由于这些能量存储系统内的固有热量产生,温度调节与锂离子电池之间的相互作用至关重要。对锂离子电池所表现出的热行为的深刻理解,以及针对电池组的先进温度控制策略的实施,仍然是一个关键的追求。利用量身定制的模型来剖析锂离子电池的热动力学显着,从而在广泛的操作场景中增强了我们对其热管理的理解。这项全面的综述系统地探讨了采用模拟和模型来揭示复杂的热特性,行为细微差别以及与锂离子电池相关的潜在失控事件的多样化研究。本综述的主要目的是强调使用的表征方法的有效性,并强调关键参数(规定的当前速率和温度)在塑造热动力学中的关键参数。值得注意的是,与直接更改锂离子电池设计本身相比,热设计系统的增强通常更可行。因此,该热审查主要集中在热系统的领域。合成的见解提供了研究发现的全景概述,并有更深入的了解,需要咨询特定已发表的研究及其相应的建模努力。