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登錄電池熱管理系統的案例
基于鋰電池冷空氣通道的相變材料被動電池熱管理系統的熱性能增強
在替代傳統車輛內燃機的現有選擇中,電力驅動的動力總成,包括電動機和機電電池似乎是最有前途的。
電池熱管理系統分為有源 TMS、無源 TMS 和混合 TMS。被動熱管理系統,如熱管或受益于相變材料 (PCM) 的系統,可以在不消耗任何能量的情況下控制電池溫度。然而,它們的冷卻能力有限,這意味著它們的可靠性不能滿足汽車傳熱工程師的要求。另一方面,利用主動式 TMS 可以達到更大的冷卻能力,但要達到這一目的,需要消耗大量能量。此外,創建均勻的溫度分布被認為是對這些 TMS 的大膽挑戰。在混合動力電池熱管理系統中,結合了主動和被動TMS的優點,并試圖盡可能地由另一方的角色來彌補缺點,然而,當前對這種電池熱管理系統的研究很少。
02
成果掠影
近期,伊朗科技大學汽車工程學院G.R. Molaeimanesh團隊研究出一種混合動力電池熱管理系統(BTMS),基于相變材料的主動熱管理系統(TMS)和被動TMS的組合(PCM) 將電池溫度保持在合適的范圍內,同時與被動 TMS 相比具有更好的冷卻效果,并且使用比主動 TMS 更少的能量。在整個研究中,該團隊對具有三種不同冷卻管道結構和三種不同冷氣流壓力差的九個案例進行了模擬和研究。結果表明,即使在最壞的情況下,溫度的升高也是安全的、可接受的,并且對于熱管理考慮來說足夠平穩。電池的最高溫度從未超過 314 K,顯示出所提出的混合 BTMS 的完美能力。此外,人們可以注意到入口空氣越強大流或通過 PCM 體積的冷卻管道越長,電池表面溫度越低。此外,在所有模擬情況下,電池模塊內電池的最大溫差不超過 1.6 °C,證明了所提出的混合 BTMS 在電池組內創造均勻溫度分布方面的出色能力。
展開 熱仿真分享 | 動力電池PACK熱管理系統性能研究-STARCCM+
摘要:為延長電池使用壽命,提高電池安全性,需要對電池進行熱管理。電動汽車動力電池熱管理系統在理論分析、仿真建模、實驗驗證基礎上開展設計工作,綜合考慮了電池產熱原理、產熱模型、發熱功率后,確定了基于液體的熱管理模式。使用CFD軟件對所設計系統進行仿真和分析,并對工程樣機熱管理有效性進行了實驗驗證。
當前,整個電動汽車行業蓬勃發展。電池是電動汽車核心部件,電池的熱特性對整車性能、安全性、壽命及使用成本產生關鍵影響。
配置電池熱管理系統是改善電池組熱特性關鍵措施之一,系統熱管理功能包括:(1)在電池溫度較高時進行有效散熱,防止產生熱失控事故;(2)在電池溫度較低時進行預熱,提升電池溫度,確保低溫下的充放電性能和安全性;(3)減小電池組內的溫度差異,抑制局部熱區的形成,防止高溫電池過快衰減而降低電池組整體壽命[1]。
電池熱管理按照能量提供的來源分為被動式冷卻和主動式冷卻,其中只利用周圍環境冷卻的方式為被動式冷卻。隨著國家對電池能量密度、安全性、使用壽命以及快充要求的不斷提高,被動式的自然冷卻技術已經不能滿足電池散熱要求。當前主要的主動式熱管理形式有空氣強制對流熱管理、液體熱管理、熱管熱管理和相變材料熱管理等,而液體熱管理受到越來越多廠商的青睞[2-4],特別是國外車企對于液體熱管理技術研究起步早,已經取得了一定成果,國內還處于研究探索階段。公眾號-新能源電池熱管理。
TeslaMotors公司的Roadster純電動汽車采用了液冷式電池熱管理系統。冷卻管道曲折布置在電池間,冷卻液在管道內部流動,傳輸電池產生的熱量。報告顯示在行駛約16萬公里后,Roadster電池組的容量仍能維持在初始容量的80%~85%,而且容量衰減只與行駛里程數明顯相關,而與環境溫度、車齡關系不明顯[1,5]。
展開 一文帶你了解汽車動力電池熱管理系統的類型、管理方案以及發展趨勢(內含視頻教程)
這也就是電池熱管理系統存在的意義。
下方三張圖片是不同的電池熱管理系統展示圖例
電池熱管理風冷系統
電池熱管理液冷系統
電池熱管理直冷系統
電動汽車目前在汽車市場上非常常見,該行業正在迅速發展,現在高性能的動力電池系統成為推動電動汽車產業發展的重要因素。但是伴隨著能量密度提高和放電深度增加,電池熱管理問題逐漸凸顯。良好的熱管理方案能夠提高電池的壽命,保障電池性能,延長電動汽車的行駛里程。
動力電池熱管理方案概述
內置熱源型
內置熱源型熱管理方案是通過在電池內部集成加熱器或冷卻器,直接對電池進行加熱或冷卻。該方案能夠實現精確控制,但對電池結構改動較大,且成本較高。
外置熱源型
外置熱源型熱管理方案通過在電池箱外部設置加熱器或冷卻器,采用空氣或液體進行熱交換,再對電池進行加熱或冷卻。該方案具有成本低、安裝方便等優點,但可能會影響電池的穩定性。
自然對流式
自然對流式熱管理方案利用電池箱內的空氣自然對流進行散熱。該方案成本較低,但對環境要求較高,且可能會影響電池性能。
強制對流式
強制對流式熱管理方案通過設置風扇等設備,強制電池箱內的空氣進行對流,提高散熱效率。該方案適用于對散熱要求較高的場合,但需要考慮風扇等設備的能耗和噪音問題。
熱泵系統
熱泵系統是一種利用制冷劑在封閉系統中循環流動,實現能量轉移的高效熱管理方案。該方案具有較高的能效比,但對系統密封性和制冷劑選擇要求較高。
動力電池熱管理發展趨勢
動力電池熱管理技術的發展趨勢是向著更高效率、?更安全、?更環保的方向發展。?
隨著新能源汽車市場的快速增長,?用戶對新能源汽車的續航、?快充、?安全、?壽命等維度的要求不斷提升,?這對動力電池的性能提出了更高的要求。?
展開 熱仿真分享 | 動力電池PACK熱管理系統性能研究-STARCCM+
摘要:為延長電池使用壽命,提高電池安全性,需要對電池進行熱管理。電動汽車動力電池熱管理系統在理論分析、仿真建模、實驗驗證基礎上開展設計工作,綜合考慮了電池產熱原理、產熱模型、發熱功率后,確定了基于液體的熱管理模式。使用CFD軟件對所設計系統進行仿真和分析,并對工程樣機熱管理有效性進行了實驗驗證。
當前,整個電動汽車行業蓬勃發展。電池是電動汽車核心部件,電池的熱特性對整車性能、安全性、壽命及使用成本產生關鍵影響。
配置電池熱管理系統是改善電池組熱特性關鍵措施之一,系統熱管理功能包括:(1)在電池溫度較高時進行有效散熱,防止產生熱失控事故;(2)在電池溫度較低時進行預熱,提升電池溫度,確保低溫下的充放電性能和安全性;(3)減小電池組內的溫度差異,抑制局部熱區的形成,防止高溫電池過快衰減而降低電池組整體壽命[1]。
電池熱管理按照能量提供的來源分為被動式冷卻和主動式冷卻,其中只利用周圍環境冷卻的方式為被動式冷卻。隨著國家對電池能量密度、安全性、使用壽命以及快充要求的不斷提高,被動式的自然冷卻技術已經不能滿足電池散熱要求。當前主要的主動式熱管理形式有空氣強制對流熱管理、液體熱管理、熱管熱管理和相變材料熱管理等,而液體熱管理受到越來越多廠商的青睞[2-4],特別是國外車企對于液體熱管理技術研究起步早,已經取得了一定成果,國內還處于研究探索階段。公眾號-新能源電池熱管理。
TeslaMotors公司的Roadster純電動汽車采用了液冷式電池熱管理系統。冷卻管道曲折布置在電池間,冷卻液在管道內部流動,傳輸電池產生的熱量。報告顯示在行駛約16萬公里后,Roadster電池組的容量仍能維持在初始容量的80%~85%,而且容量衰減只與行駛里程數明顯相關,而與環境溫度、車齡關系不明顯[1,5]。
展開 
考慮系統體積和冷卻性能的風冷電池熱管理系統策略
鋰離子電池作為電動汽車(EV)的核心部件,廣泛應用于混合動力汽車(HEV)、插電式混合動力汽車(PHEV)和純電動汽車(BEV)。動力電池的性能很大程度上決定了整車的性能。電池的能量密度越高,電動汽車的續航能力就越好。高能量密度電池在充電和放電過程中會產生高熱量,如果熱量長時間聚集在一起,不僅會損害電池的使用壽命,還會增加熱失控的風險,嚴重時甚至會引起爆炸,危及人身安全。設計良好的電池熱管理系統(BTMS)可以有效散熱,提高車輛性能,保證車輛和駕駛員的安全。因此,電池熱管理系統具有重要的研究價值和理論意義。當前的研究主要集中在結構設計上,以降低系統的最高溫度為主要目的。然而,冷卻系統的體積對于電動汽車設計也很重要,卻很少受到關注。
02
成果掠影
近期,新疆大學盧浩老師團隊提出了一種新的電池熱管理系統優化策略,該策略綜合考慮系統體積和冷卻性能,可以根據實際應用確定合適的熱管理策略。所提出的方法分為四個步驟:優化系統設計、建立計算代碼、多目標優化和綜合模擬決策。基于計算流體力學(CFD)的數值模擬用于驗證優化后系統的冷卻性能。與當前三種電池熱管理系統設計相比,體積最多減少了13.01%。穩定發熱過程中,最大溫差分別降低了65.79%、40.65%和63.69%,溫度均勻度分別提高了65.87%、34.93%和60.80%。電池組非穩態發熱情況下,5C放電倍率的時候,最大溫差下降2.28 K,最大溫差和溫度均勻性分別下降57.11%和49.15%。
展開 液冷電池熱管理系統在不同冷卻情況下的性能分析
來源 | Journal of Energy Storage
01
背景介紹
鋰離子電池已廣泛應用于電動汽車(EV)和儲能系統(ESS)等領域,其性能直接影響了系統運行的安全與效率。鋰離子電池具有能量密度高、循環壽命長、自放電率低、成本低、對環境友好等優點,但它們的性能對溫度非常敏感。熱安全性是限制電池發展的重要因素。通常情況下,電池模塊的最高溫度應保持在288~313 K之間,電池之間的最大溫差應控制在5 K以內,以保證電池穩定運行。
電池熱管理系統的特點主要包括體積小、成本低、安裝簡單、可靠性好等,也分為有源或無源、串聯或并聯等。無論是電池儲能系統還是混合儲能系統,電池都是主要組成部分。充電時,儲能系統充當負載,放電時,儲能系統充當發電機組,并且只能在一定的溫度范圍內放電和儲存電力。電池熱管理系統可以保證電池工作在最佳溫度范圍并保證電芯和模組的溫度均勻性,高溫會加劇電池內部的副反應,影響電池壽命甚至引發熱失控。然而低溫會導致內阻增大、容量下降,進而導致電池性能下降。因此,為了實現電池儲能系統的最佳性能,需要合適的電池熱管理系統。
02
成果掠影
近期,吉林大學江彥老師團隊開發了一種高效的電池熱管理系統,可以控制電池模塊的溫度,從而提高整體性能。該研究針對由12節方形LiFePO4電池組成的電池模塊設計了不同類型的液冷熱管理系統。以計算流體動力學模擬為主要研究工具,提出了從傳熱和流動阻力兩個方面評價冷板性能的參數,以及冷卻面、入口數量和冷卻液方向對其冷卻效果進行了研究。
展開 動力電池熱管理系統組成及其設計流程
3、空/水混合冷卻型電池包
以下模型為空/水混合冷卻型電池熱管理及整車熱管理模型,并對該系統進行了不同季節、不同車況的熱管理仿真,并結合控制策略,研究了不同檔位的采暖和電池加熱工況以及純加熱工況,對系統設計及控制策略優化提供了重要依據。
最后小編想說電池的溫度直接影響了電池的安全性,因此電池的熱管理系統設計研究是電池系統設計中最關鍵的工作之一。必須嚴格按照電池的熱管理設計流程、電池的熱管理系統及零部件類型、熱管理系統的零部件選型及熱管理系統的性能評估等多個方面來進行電池系統熱管理的設計和驗證,才能保證電池的性能和安全性。
來源:電動知家
展開 液冷與風冷相結合的新型鋰離子電池模組熱管理系統
鋰離子電池作為一種能量存儲單元,被廣泛用作電動汽車的動力源,以實現快速加速和長里程的目標。
鋰離子電池的性能、壽命和安全性與其工作溫度密切相關。鋰離子電池的合適工作溫度范圍在20℃至40℃之間,電池組的最大溫差應在5℃以內。在低溫下,由于電化學反應速率降低和副反應(例如鍍鋰),鋰離子電池的性能顯著惡化。在正常工作條件下,由于電化學反應和歐姆電阻,電池內部會產生大量熱量,如果熱量不及時散去,電池溫度會持續升高,引發電池組件的分解反應,甚至導致熱失控,從而引起電池起火或爆炸。因此,電池熱管理系統(BTMS)對于電池組保持電池溫度在所需范圍內至關重要。
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成果掠影
近期,江蘇大學環境與安全工程學院陳明毅教授團隊開發了一種新型混合電池熱管理系統,將直接液體冷卻與強制空氣冷卻相結合。電池外部設計有夾套,電池殼與夾套之間填充液態冷卻劑,形成直接冷卻效果。通過數值模擬分析電池與液冷套之間的間隙間距、冷卻管路數量、液體流速和風扇位置對冷卻效果的影響,以優化設計。研究結果表明,當前熱管理系統的最佳配置是電池與液冷夾套之間的間距為5mm、雙管道液冷結構以及液體冷卻劑和空氣平行流動,液體最佳流速為0.002 kg/s,空氣流速應小于0.4 m/s,以節省所需能量。該電池熱管理系統在電池4C放電倍率下獲得了良好的散熱效果。BTMS的新穎之處在于其冷卻效率高,可用于在高速率工況下冷卻電池組。直接液冷方式具有滅火功能,有利于電動車火災的預防。
展開 淺淡電動汽車電池系統熱管理技術
電動汽車專用PTC 動力電池硅膠加熱膜 PTC由于使用安全、熱轉換效率高、升溫迅速、無明火、自動恒溫等特點而被廣泛使用。其成本較低,對于目前價格較高的動力電池來說,是一個有利的因素。但是PTC的加熱件體積較大,會占據電池系統內部較大的空間。絕緣撓性電加熱膜是另一種加熱器,它可以根據工件的任意形狀彎曲,確保與工件緊密接觸,保證最大的熱能傳遞。硅膠加熱膜是具有柔軟性的薄形面發熱體,但其需與被加熱物體完全密切接觸,其安全性要比PTC差些。 中國科學院工程熱物理研究所胡學功研究員領導的科研團隊利用微槽群復合相變技術成功研制了超過120 Wh/kg高能量密度的電動汽車電池包熱管理系統(BTMS)樣機,微槽群復合相變技術是利用微細尺度槽群結構復合相變強化傳熱機理實現高強度傳熱,是目前國際上一種先進的被動式微細尺度相變強化傳熱技術。該成果解決了電動汽車行業存在的高能量密度電池成組單體之間難以保持均溫性的技術難題,其技術指標優于特斯拉(電池單體間的溫差≤±2℃),且成本優勢巨大,處于電動汽車行業內領先水平。電動汽車電池包微槽群熱管理系統 電動汽車電池系統熱管理技術發展方向
從國家對電動汽車扶持方向來看,電動汽車電池包熱管理系統必然朝著輕量化,高比能和高均溫性方面發展。科技部“十三五”規劃中也提出開展基于整車一體化的電池系統的機-電-熱設計,開發先進可靠的電池管理系統和緊湊、高效的熱管理系統,到2020年,應使單體電池之間的最大溫差≤2℃,電池系統的比能量≥210Wh/kg。
另一方面,十三五末,我國電動汽車保有量將達500萬輛,隨之產生大量廢舊動力電池,這為動力電池的拆解回收帶來大量工作。因此,在設計電動汽車電池包熱管理系統時,就應當考慮到電池包易拆解,無附加污染,實現電池包熱管理系統的綠色設計。
展開 一種用于鋰離子電池組熱管理的液體冷卻系統
鋰離子電池因其能量密度高、自放電率低、維護要求低、循環壽命長、重量輕、結構緊湊等特點,是目前電動汽車使用最廣泛的電源。然而,鋰離子電池的性能受工作溫度的影響很大。鋰離子電池理想的工作溫度范圍為25 ~ 40℃,不同電池之間的最高溫差小于5℃。在低溫或高溫環境下工作都會導致電池性能下降,壽命縮短,甚至熱失控。因此,一個優秀的電池熱管理系統(BTMS)對于保證鋰離子電池安全高效的運行狀態是非常必要的。
根據冷卻策略的不同,BTMS可分為被動冷卻系統、主動冷卻系統和被動與主動相結合的混合系統。在被動冷卻系統中,沒有任何額外的功耗,但它們也不能控制冷卻系統來改變冷卻速率。在鋰離子電池表面實施特殊的材料或散熱結構,以實現電池與外部環境之間的高傳熱能力。典型的例子包括自然空氣對流,相變材料(PCM)和熱管。
被動空氣冷卻的冷卻能力很低,不適合冷卻高能量密度的鋰離子電池。PCM在融凍過程中能夠儲存和釋放大量的能量,近年來受到越來越多的關注。將PCM裝入BTMS的主要優點是可以實現良好的電池溫度均勻性和靈活的幾何形狀。然而,PCM的低導熱性阻礙了電池的散熱速率,在高速率充放電條件下存在嚴重的隱患。因此開發出具有優異的散熱性能的新能源電車的電池熱管理系統是非常重要的。
02
成果掠影
近期,哈爾濱工業大學馮宇教授團隊針對液冷電池熱管理系統(BTMS)取得新進展。由于常見的線性流道結構導致了嚴重的溫度分布不均勻。該團隊提出了一種具有多通道的新型錐形通道散熱器,以提高電池溫度均勻性,降低BTMS的功耗。團隊分析比較了8種不同設計的電池最高溫度和溫差、溫度不均分布參數和功耗性能,同時,分析了延遲冷卻策略對液冷系統溫度均勻性的影響。
展開 電池熱管理系統散熱結構的設計和仿真
為了更加有效地控制電動汽車電池的工作溫度,研究了一種鋁板/相變材料/液冷電池熱管理系統散熱結構,采用CFD 軟件模擬仿真。研究了鋁板厚度、水管數量、質量流量、導熱系數、相變溫度和進水溫度等因素對電池散熱的影響。通過對電池溫度場的模擬仿真,合理控制因素之間的相互影響,將參數取值進行優化,使電池的最高溫度和最大溫差能夠控制在44.19 ℃和3.18℃,此溫度能夠很好地滿足電池的工作溫度,表明鋁板/相變材料/液冷相結合的新型散熱結構能夠較好地控制電池的溫度均勻性和有效性。
1 建立模型
電池的整體結構如圖1 所示。鋁板緊貼電池體,均勻插入圓形水管的相變材料貼在鋁板之后,并且選用導熱系數高、密度小的鋁來作為水管材料。可以看出,模型具有對稱性,為了縮短模擬仿真時間,本文僅僅仿真了模型的1 /4 部分。幾何尺寸和物理參數參考了研究較為成熟的電池單體,如表1 所示。為了研究濫用條件時電池的性能,電池以放電倍率5C 進行放電,因此仿真時間為720 s,并且根據現有學者研究成果,此放電倍率下的電池發熱功率約為200 kW/m2。為了便于研究,本文設定冷卻水是不可壓縮的層流,并且由于輻射換熱部分的熱量相對較小,因此不考慮輻射換熱。由于相變材料的性質比較穩定,忽略相變材料在融化和凝固時的各種變化。本文利用仿真軟件ANSYS FLUENT16.0 進行模擬。
通常情況下,考慮電池處于絕熱環境中時,電池在放電過程中的產熱率Q( 單位: W) 可通過下式計算得出:
電池在放電的同時也會吸收一定的熱量,這部分熱量
相變材料吸收的熱量
在組合模型電池熱管理系統中,冷卻水帶走的熱量
空氣會產生一定的自然對流,電池產生的一部分熱量會被空氣帶走。
展開 
動力電池熱管理系統性能試驗方法
本標準規定了動力電池熱管理系統性能的試驗方法。
本標準適用于乘用車用動力電池熱管理系統,商用車用動力電池熱管理系統可以參考。
2 規范性引用文件
下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。
GB/T 2900.41-2008 電工術語 原電池和蓄電池
GB/T 19596-2017 電動汽車術語(ISO8713:2002,NEQ)
GB/T 31467.2電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統 第2部分:高能量應用測試規程
QC/T 468-2010 汽車散熱器
GB/T 18386-2017 電動汽車 能量消耗率和續駛里程試驗方法
GB 18352.6-2016 輕型汽車污染物排放限制及測量方法(中國第六階段)
3 術語和定義
GB/T 2900.41-2008、GB/T 19596-2017中界定的以及下列術語和定義適用于本文件。
3.1 動力電池熱管理系統 battery thermal managementsystem
綜合運用各種技術手段,具備動力電池冷卻、加熱、保溫和均溫等功能,保證動力電池在不同環境下正常工作的系統。同時,該系統可以在動力電池發生熱失控時提供報警信號,具備安全防護功能。通常,動力電池熱管理系統包括主動式熱管理系統和被動式熱管理系統兩種。
3.2 被動式熱管理系統 passive thermal management systems
基于熱傳導、熱輻射、熱對流等熱量傳輸原理,只依靠冷卻或加熱流體因為溫度因素緩慢流動自然完成熱量輸入輸出交換的熱管理系統。該類系統通常適用于單體產熱量小于5W的電池。
展開 文獻速覽第3期-動力電池熱管理
一種直接液冷與強制風冷相結合的新型鋰離子電池模組熱管理系統[J ] . 應用熱工程。
總結:團隊開發了一種新型混合電池熱管理系統,將直接液體冷卻與強制空氣冷卻相結合。電池外部設計有夾套,電池殼與夾套之間填充液態冷卻劑,形成直接冷卻效果。通過數值模擬分析電池與液冷套之間的間隙間距、冷卻管路數量、液體流速和風扇位置對冷卻效果的影響,以優化設計。研究結果表明,當前熱管理系統的最佳配置是電池與液冷夾套之間的間距為5mm、雙管道液冷結構以及液體冷卻劑和空氣平行流動,液體最佳流速為0.002 kg/s,空氣流速應小于0.4 m/s,以節省所需能量。該電池熱管理系統在電池4C放電倍率下獲得了良好的散熱效果。BTMS的新穎之處在于其冷卻效率高,可用于在高速率工況下冷卻電池組。直接液冷方式具有滅火功能,有利于電動車火災的預防。
抽象的: 鋰離子電池的安全性、壽命和性能與其工作溫度密切相關。電池在工作時內部會產生大量的熱量。因此,需要一個熱管理系統來冷卻電池。這項工作開發了一種新型混合電池熱管理系統,將直接液體冷卻與強制空氣冷卻相結合。電池外部設計有夾套,電池殼與夾套之間填充液態冷卻劑,形成直接冷卻效果。通過數值模擬分析電池與液冷套之間的間隙間距、冷卻管路數量、液體流速和風扇位置對冷卻效果的影響,以優化設計。研究結果表明,當前熱管理系統的最佳配置是電池與液冷夾套之間的間距為5毫米、雙管道液冷結構以及液體冷卻劑和空氣水平平行流動。確定液體最佳流速為0.002 kg/s,空氣流速應小于0.4 m/s,以節省所需能量。該電池熱管理系統在電池4C放電倍率下獲得了良好的散熱效果。BTMS的新穎之處在于其冷卻效率高,可用于在高速率工況下冷卻電池組。直接液冷方式具有滅火功能,有利于電動汽車火災的預防。雙管路液冷結構,液冷與空氣水平平行流動。
展開 動力電池熱管理系統性能試驗方法
1 范圍
本標準規定了動力電池熱管理系統性能的試驗方法。
本標準適用于乘用車用動力電池熱管理系統,商用車用動力電池熱管理系統可以參考。
2 規范性引用文件
下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。
GB/T 2900.41-2008 電工術語 原電池和蓄電池
GB/T 19596-2017 電動汽車術語(ISO 8713:2002,NEQ)
GB/T 31467.2電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統 第2部分:高能量應用測試規程
QC/T 468-2010 汽車散熱器
GB/T 18386-2017 電動汽車 能量消耗率和續駛里程試驗方法
GB 18352.6-2016 輕型汽車污染物排放限制及測量方法(中國第六階段)
3 術語和定義
GB/T 2900.41-2008、GB/T 19596-2017中界定的以及下列術語和定義適用于本文件。
3.1 動力電池熱管理系統 battery thermal management system
綜合運用各種技術手段,具備動力電池冷卻、加熱、保溫和均溫等功能,保證動力電池在不同環境下正常工作的系統。同時,該系統可以在動力電池發生熱失控時提供報警信號,具備安全防護功能。通常,動力電池熱管理系統包括主動式熱管理系統和被動式熱管理系統兩種。
3.2 被動式熱管理系統 passive thermal management systems
基于熱傳導、熱輻射、熱對流等熱量傳輸原理,只依靠冷卻或加熱流體因為溫度因素緩慢流動自然完成熱量輸入輸出交換的熱管理系統。該類系統通常適用于單體產熱量小于5W的電池。
展開 純電動汽車電池熱管理技術研究
國外通常研究的是鋰電池和鎳氫電池比較多,其研究方法也大多類似。研究鋰電池一般按照幾個模型進行分析,分別是電化學-熱耦合模型、熱濫用模型和電-熱耦合模型,而鋰電池的熱特性分析通常使用熱濫用模型。這些研究分析模型都對應著不同的分析范圍,不同的研究要求和研究條件就要選用不同的分析模型,這些模型的分析結果也不太相同,主要表現在分析結果的精度和可靠度上。混合動力汽車為提高能源利用率,可依照運行的策略來設計對應的能量回收,如果電池處于一個大電流充電的狀態下,很可能會發生過充現象。這時,風扇如果能帶走大部分熱量或者這種狀態持續的時間不長,電池包中的電池溫度不高,那么過充只有電解液的分解,這個時候電池還是安全的。可是,電池的散熱性如果不好的話,那么金屬氧化物的正極就會發生脫鋰現象,化學活性變強,電池溫度繼續升高,如果持續的時間過長,就會使電池發生熱失控。
2 動力電池熱管理系統設計要求
動力電池熱管理系統設計時,首先需考慮電池包適宜工作范圍,廣泛應用的鋰離子電池正常工作溫度范圍為充電情況下0-55℃,放電情況下-20℃-60℃,最佳充放電溫度范圍為20℃-35℃,電池處于最佳溫度充放電時可使電池性能最優及循環壽命最大化,且能有效的避免電池熱失控問題。確定動力電池系統最佳溫度范圍后,現階段純電動汽車大多采用液冷結構,根據整車需求進行熱管理系統匹配選型,同時參照動力電池系統工作需求,制定系統工作閾值,其中環境溫度的影響可根據實際電池的散熱需求調節,制定電池熱管理系統最佳控制模式。
展開