电动飞机设计的电池系统热力学与电学模型
系统与控制
2024-08-30 v1 系统与控制
摘要
本文提出了用于模拟装配高能量密度NMC锂离子电池的8座电动飞机电力消耗的框架。我们提出了等效电路模型(ECM)来捕捉电池的热力学和电学行为。此外，我们通过确定电池单元层面的热量产生情况来评估电池热管理系统(BTMS)的需求，并优化BTMS设计以在预定义飞行方案下最小化能源消耗。 proposed的基线电池设计包括304 kWh的电池系统配备BTMS，通过两个并联开关的电池组确保故障冗余。仿真结果探讨了无BTMS时飞机的理论飞行续航，揭示了在特定条件下增加电池容量的优势。优化工作聚焦于BTMS设计，表明水冷优于空冷性能更佳。然而，添加9.9 kW水冷BTMS后，重量增加16.5%（387 kg），相对于无BTMS情况，使飞机的模拟飞行续航从480 km降至410 km。最后，我们针对热失控场景进行了处理，展示了所提出电池设计在防止热失控方面的鲁棒性。
引用
@article{arxiv.2408.16494,
title = {System-level thermal and electrical modeling of battery systems for electric aircraft design},
author = {Thomas Kuijpers and Jorn van Kampen and Theo Hofman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.16494},
year = {2024}
}