電動汽車動力電池?zé)峁芾淼陌咐?/h1> 電動汽車動力電池熱管理技術(shù) 電動汽車動力電池?zé)峁芾?/em>技術(shù) 熱仿真分享 | 動力電池PACK熱管理系統(tǒng)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(jìn)行熱管理。電動汽車動力電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)在理論分析、仿真建模、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證基礎(chǔ)上開展設(shè)計(jì)工作，綜合考慮了電池產(chǎn)熱原理、產(chǎn)熱模型、發(fā)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(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真和分析，并對工程樣機(jī)熱管理有效性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
當(dāng)前，整個(gè)電動汽車行業(yè)蓬勃發(fā)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(chǎn)生關(guān)鍵影響。
配置電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)是改善電池組熱特性關(guān)鍵措施之一，系統(tǒng)熱管理功能包括：(1)在電池溫度較高時(shí)進(jìn)行有效散熱，防止產(chǎn)生熱失控事故；(2)在電池溫度較低時(shí)進(jìn)行預(yù)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(nèi)的溫度差異，抑制局部熱區(qū)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?zé)峁芾?/em>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(huán)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(shù)已經(jīng)不能滿足電池散熱要求。當(dāng)前主要的主動式熱管理形式有空氣強(qiáng)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(shù)研究起步早，已經(jīng)取得了一定成果，國內(nèi)還處于研究探索階段。公眾號-新能源電池?zé)峁芾?/em>。
TeslaMotors公司的Roadster純電動汽車采用了液冷式電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)。冷卻管道曲折布置在電池間，冷卻液在管道內(nèi)部流動，傳輸電池產(chǎn)生的熱量。報(bào)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(shù)明顯相關(guān)，而與環(huán)境溫度、車齡關(guān)系不明顯[1,5]。 展開 熱仿真分享 | 動力電池PACK熱管理系統(tǒng)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(jìn)行熱管理。電動汽車動力電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)在理論分析、仿真建模、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證基礎(chǔ)上開展設(shè)計(jì)工作，綜合考慮了電池產(chǎn)熱原理、產(chǎn)熱模型、發(fā)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(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真和分析，并對工程樣機(jī)熱管理有效性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
當(dāng)前，整個(gè)電動汽車行業(yè)蓬勃發(fā)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(chǎn)生關(guān)鍵影響。
配置電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)是改善電池組熱特性關(guān)鍵措施之一，系統(tǒng)熱管理功能包括：(1)在電池溫度較高時(shí)進(jìn)行有效散熱，防止產(chǎn)生熱失控事故；(2)在電池溫度較低時(shí)進(jìn)行預(yù)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(nèi)的溫度差異，抑制局部熱區(qū)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?zé)峁芾?/em>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(huán)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(shù)已經(jīng)不能滿足電池散熱要求。當(dāng)前主要的主動式熱管理形式有空氣強(qiáng)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(shù)研究起步早，已經(jīng)取得了一定成果，國內(nèi)還處于研究探索階段。公眾號-新能源電池?zé)峁芾?/em>。
TeslaMotors公司的Roadster純電動汽車采用了液冷式電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)。冷卻管道曲折布置在電池間，冷卻液在管道內(nèi)部流動，傳輸電池產(chǎn)生的熱量。報(bào)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(shù)明顯相關(guān)，而與環(huán)境溫度、車齡關(guān)系不明顯[1,5]。 展開 電動汽車動力電池熱管理技術(shù)解析 【免責(zé)聲明
】本文來自網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者所有，僅用于學(xué)習(xí)等，對文中觀點(diǎn)判斷均保持中立，若您認(rèn)為文中來源標(biāo)注與事實(shí)不符，若有涉及版權(quán)等請告知
，將及時(shí)修訂刪除，謝謝大家的關(guān)注！ 
純電動汽車動力電池低溫充電熱管理試驗(yàn)研究 隨著電動汽車市場從一線及大中型城市向中小城市不同氣候地區(qū)延伸，需要滿足高溫、低溫以及一些較惡劣環(huán)境工況的使用要求。對于用戶而言，汽車動力電池低溫充放電受限問題的影響尤其明顯。要滿足低溫環(huán)境中車輛動力電池使用需求，首先要解決低溫充電功率小、充電速度慢、充電容量低的問題，這對純電動車輛電池及其熱管理系統(tǒng)提出了更高的要求。
1 電池低溫性能
某型號動力電池電芯，75%SOC電量，放置在80～－40℃可調(diào)的溫箱中進(jìn)行測試，先將電芯保溫24h，使其溫度達(dá)到60℃，然后讓電芯從60℃逐級降到－30℃，測其直流內(nèi)阻(DCIR)從1.5mΩ升至13.5mΩ，后半段電芯DCIR上升速率非常大，如圖1所示，隨著溫度逐步降低，其直流內(nèi)阻將快速增加。
在低溫環(huán)境中，動力電池電芯隨著溫度的不斷降低，其充放電能力將快速下降，電池充放電容量也將快速減少。如圖2所示，控制充電截止電壓3.4V不變，測試某型電芯在不同低溫下的充電容量:在0℃時(shí)，由于電芯DCIR增大，充電容量下降到常溫(25℃)的95%，且比常溫充電時(shí)間長約0.15h;而在低溫－10℃時(shí)，由于電芯DCIR進(jìn)一步增大，充電容量僅達(dá)常溫(25℃)的75%，且比常溫充電時(shí)間長約0.35h。
另外，低溫充電時(shí)，電池負(fù)極表面還容易析出金屬鋰，循環(huán)充電過程中，鋰金屬不斷循環(huán)生長，最終會刺穿電池隔膜，造成電池內(nèi)部短路，不僅對電池造成永久性損傷，還會誘發(fā)電池?zé)?/em>失控，導(dǎo)致其使用安全性大大降低。
因此，實(shí)際車輛使用過程中，為確保充電的安全性，車輛BMS常采用低溫充電控制策略保護(hù)動力電池，即較常溫而言，降低充電電流和充電功率延長充電時(shí)間，一般為常溫充電時(shí)長的兩倍以上，且充電電量僅能達(dá)到常溫充電的60%～80%。
2 熱管理方案優(yōu)化及驗(yàn)證
某車型原采用PTC水加熱方式對動力電池進(jìn)行加熱，如圖3所示。 展開 動力電池熱管理：如何守護(hù)電動汽車心臟的冷暖 電動汽車自燃的新聞，很大一部分原因就是動力電池溫度過熱，燒起來了。在工程上，一般認(rèn)為動力電池的工作溫度最好在40℃以內(nèi)。那么如何保持這個(gè)溫度呢？
汽車電機(jī)的工作需要三四百伏的高電壓，動力電池是由很多鋰離子電芯，通過串聯(lián)和并聯(lián)的方式來提高電壓和容量。比如用100個(gè)3.7伏的鋰電池電芯串聯(lián)，就能得到370伏的電池。不同品牌不同類型的電動汽車，電池組成方式可能不一樣，有的電芯是片狀的，有的是圓柱形的。
例如下圖的電池就是由很多個(gè)圓柱電池組成的，組裝后成為一個(gè)電池包整體裝到車上。串聯(lián)加并聯(lián)，一輛車的電池包可能包含上千個(gè)電芯，很壯觀。
這些電芯放電工作時(shí)都是發(fā)熱源，如果控制不好就會導(dǎo)致電池包溫度過高，燃燒起來。所以及時(shí)將這些熱量散出去，就極其重要。
散熱方式有的是通過風(fēng)冷，用風(fēng)扇對著電池包吹，優(yōu)點(diǎn)是散熱結(jié)構(gòu)相對簡單，缺點(diǎn)是從前往后的散熱效果會越來越差。
空氣剛進(jìn)入電池包時(shí)，溫度比較低，散熱效果好。但是空氣邊流動邊吸熱，溫度慢慢就升高了，流到后面已經(jīng)是熱空氣了，散熱效果肯定會下降。
另一種方式是通過液冷散熱，費(fèi)用比風(fēng)冷高，但液體的熱容和換熱能力比空氣厲害多了。用了液冷，有的要在風(fēng)扇的基礎(chǔ)上再加個(gè)泵，抽著冷卻液循環(huán)轉(zhuǎn)起來。有的可能還會加壓縮機(jī)和換熱器，例如家用空調(diào)。不同品牌和類型的電動汽車，電池包散熱結(jié)構(gòu)可能都會有些不同，有自己的設(shè)計(jì)和巧思在里邊。
本案例仿真模擬的電池包，它的散熱方式是：這8個(gè)塊是電池，底部板是導(dǎo)熱板，左邊的長方形是散熱翅片簡化后的多孔介質(zhì)。電池上面和側(cè)面部分都是絕熱的，下面與導(dǎo)熱板相連，熱量先傳給導(dǎo)熱板，然后導(dǎo)熱板再傳給前面的翅片。在電池和翅片中間有風(fēng)扇，對著翅片向左吹，就將熱量散了出去。 展開 電動汽車動力電池均衡方法研究 附電動汽車動力電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)譚曉軍下載 根據(jù)當(dāng)前我國對于均衡裝置的電流評定標(biāo)準(zhǔn)來看，組合電池的電流應(yīng)當(dāng)是動力電池的0.05倍或者0.1倍，在此區(qū)間內(nèi)是比較合適的。
3.2均衡結(jié)果
組合電池的內(nèi)部差異會影響電動汽車的運(yùn)行效率與安全性，因此為了減少電池荷電狀況的異常，采用均衡裝置將組合電池進(jìn)行連接，改善電池的性能，增長電池的使用周期。例如對28組12Ah、336V的鎳氫組合電池進(jìn)行電源輸出，經(jīng)過測量和得出電壓差異值低于0.05V。此外，將該組合電池的電壓降低到電池荷電狀況的10%，將此范圍內(nèi)的所有組合電池進(jìn)行對比，就可以得出組合電池的均衡前后電壓差異指數(shù)為50mA，說明均衡效果顯著。再者，組合電池的均衡前電壓小于均衡后的電壓，并且動力電池的容量上升49Ahs，同比增加16%。得出如果上述組合電池不進(jìn)行均衡處理，就會導(dǎo)致電池差異性越發(fā)嚴(yán)重，使得動力電池的輸出功率大大降低。
4結(jié)語
本文就當(dāng)前電動汽車動力電池的均衡中存在的問題進(jìn)行闡述，并使用上述均衡方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將12Ah、336V的鎳氫組合電池采用集中均衡與分散均衡的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)結(jié)果所得的電壓差異都小于0.05V，符合均衡檢測的標(biāo)準(zhǔn)。從另一方面說明采用均衡方式解決組合電池之間額不平衡差異是十分有效的。但是如果在進(jìn)行解決的過程中，由于組合電池的數(shù)目較大，導(dǎo)致動力電池的內(nèi)部差異過大，此時(shí)應(yīng)當(dāng)將組合電池的規(guī)格、體積、質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)一，加設(shè)檢測節(jié)點(diǎn)，及時(shí)尋找出其中存在問題的組合電池，能夠在一定程度彌補(bǔ)均衡方式的不足之處。
下載地址：電動汽車動力電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)譚曉軍 展開 純電動汽車電池熱管理技術(shù)研究 通過這些問題的研究分析，希望解決目前純電動汽車電池組的安全問題，同時(shí)提高電池組的動力性能，使得電池組的使用壽命變得更加長，這對于新能源混合動力汽車的推廣和產(chǎn)業(yè)化有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。
作者：趙學(xué)棟
豫新汽車熱管理科技有限公司 淺淡電動汽車電池系統(tǒng)熱管理技術(shù) 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(zhuǎn)換效率高、升溫迅速、無明火、自動恒溫等特點(diǎn)而被廣泛使用。其成本較低，對于目前價(jià)格較高的動力電池來說，是一個(gè)有利的因素。但是PTC的加熱件體積較大，會占據(jù)電池系統(tǒng)內(nèi)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(jù)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(fā)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(xué)院工程熱物理研究所胡學(xué)功研究員領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)利用微槽群復(fù)合相變技術(shù)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(tǒng)(BTMS)樣機(jī)，微槽群復(fù)合相變技術(shù)是利用微細(xì)尺度槽群結(jié)構(gòu)復(fù)合相變強(qiáng)化傳熱機(jī)理實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度傳熱，是目前國際上一種先進(jìn)的被動式微細(xì)尺度相變強(qiáng)化傳熱技術(shù)。該成果解決了電動汽車行業(yè)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(shù)難題，其技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于特斯拉（電池單體間的溫差≤±2℃），且成本優(yōu)勢巨大，處于電動汽車行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平。電動汽車電池包微槽群熱管理系統(tǒng) 電動汽車電池系統(tǒng)熱管理技術(shù)發(fā)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(tǒng)必然朝著輕量化，高比能和高均溫性方面發(fā)展。科技部“十三五”規(guī)劃中也提出開展基于整車一體化的電池系統(tǒng)的機(jī)-電-熱設(shè)計(jì)，開發(fā)先進(jìn)可靠的電池管理系統(tǒng)和緊湊、高效的熱管理系統(tǒng)，到2020年，應(yīng)使單體電池之間的最大溫差≤2℃，電池系統(tǒng)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(dá)500萬輛，隨之產(chǎn)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(shè)計(jì)電動汽車電池包熱管理系統(tǒng)時(shí)，就應(yīng)當(dāng)考慮到電池包易拆解，無附加污染，實(shí)現(xiàn)電池包熱管理系統(tǒng)的綠色設(shè)計(jì)。 展開 讀者投稿｜純電動汽車動力電池管理系統(tǒng)五部曲之二：單體電池建模研究 第一篇 動力電池試驗(yàn)研究
第二篇 單體電池建模研究
純電動汽車的主要能量來源為動力電池系統(tǒng)，其性能直接影響整車的經(jīng)濟(jì)性、動力性和可靠性。電動汽車與傳統(tǒng)燃油汽車最大的區(qū)別是用動力電池作為動力驅(qū)動，而作為銜接電池組、整車系統(tǒng)和電機(jī)的重要紐帶，電池管理系統(tǒng)(BMS)的重要性不言而喻。完善的 BMS能夠有效提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電，并且延長電池的使用壽命，監(jiān)控電池組及各電池單芯的運(yùn)行狀態(tài)，有效預(yù)防電池組自燃，實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件預(yù)警，為保障安全贏得時(shí)間。
筆者在梳理電池管理系統(tǒng)開發(fā)過程中的關(guān)鍵技術(shù)，為動力電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，測試生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。計(jì)劃分為5個(gè)篇章來整理電池管理系統(tǒng)的開發(fā)中關(guān)鍵技術(shù)，今天首先聊一下第二篇章單體電池建模研究及模型參數(shù)。
圖1 電池管理系統(tǒng)開發(fā)過程中的關(guān)鍵技術(shù)
單體電池模型用以模擬電池動力學(xué)特性動態(tài)電池模型，是設(shè)計(jì)高效可靠的電池管理系統(tǒng)（Battery Management System）的基礎(chǔ)。鑒于等效電路模型簡單的結(jié)構(gòu)，良好的動態(tài)響應(yīng)特性，以及狀態(tài)空間方程易于求取的優(yōu)點(diǎn)，因此非常廣泛的應(yīng)用于純電動汽車電池管理系統(tǒng)的研究領(lǐng)域中。
不同單體電池模型對比
建立單體電池等效電路模型，將模型與電池辨識參數(shù)進(jìn)行配比，同時(shí)利用辨識工具完成參數(shù)識別，分析電池端電壓在不同工況下的動態(tài)響應(yīng)，并逐步改進(jìn)電池等效電路模型，提高電池精度，為后期電池狀態(tài)估計(jì)（SOC,SOP,SOE,SOH）提供基礎(chǔ)。 展開 電動汽車電池熱管理風(fēng)冷與液冷 鋰離子電池包熱管理的要求是根據(jù)鋰離子電池發(fā)熱機(jī)理,合理設(shè)計(jì)電池包結(jié)構(gòu),選擇合適的熱管理方式,合理設(shè)計(jì)熱管理策略,保證電池包內(nèi)各個(gè)單體電池工作在合理溫度范圍內(nèi)的同時(shí)盡量維持包內(nèi)各個(gè)電池及電池模塊間的溫度均勻性。
動力蓄電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)(BTMS,Battery Thermal Management System)對純電動汽車在各種環(huán)境下的動力性有至關(guān)重要的影響。通過研究分析鋰離子電池產(chǎn)熱原理,BTMS傳熱冷卻方式,及風(fēng)冷散熱和液冷散熱方案的比較,說明液冷散熱效果好于風(fēng)冷,液冷散熱將是未來適合復(fù)雜工況的大功率鋰離子動力電池?zé)峁芾?/em>的重要研究方向。
動力蓄電池作為純電動汽車的動力來源,是提高整車性能和降低成本的關(guān)鍵一環(huán),其溫度特性直接影響電動車的性能、壽命和耐久性。鋰離子電池因比能大、循環(huán)壽命長、自放電率低、允許工作溫度范圍寬、低溫效應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)是電動車目前首選的動力電池。鋰離子電池包熱管理的要求是根據(jù)鋰離子電池發(fā)熱機(jī)理,合理設(shè)計(jì)電池包結(jié)構(gòu),選擇合適的熱管理方式,合理設(shè)計(jì)熱管理策略,保證電池包內(nèi)各個(gè)單體電池工作在合理溫度范圍內(nèi)的同時(shí)盡量維持包內(nèi)各個(gè)電池及電池模塊間的溫度均勻性。由于電池組中單體電池是互相串聯(lián)的,任何一只電池性能下降都會影響電池組的整體表現(xiàn)。溫差為5℃、10℃、15℃時(shí),相同充電條件下電池組的荷電態(tài)分別下降10%、15%、20%。
鋰離子電池?zé)?/em>特性
電池在充放電過程中都會發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng),從而產(chǎn)生熱反應(yīng)。鋰離子動力電池的主要產(chǎn)熱反應(yīng)包括:電解液分解、正極分解、負(fù)極與電解液的反應(yīng)、負(fù)極與粘合劑的反應(yīng)和固體電解質(zhì)界面膜的分解。此外,由于電池內(nèi)阻的存在,電流通過時(shí),會產(chǎn)生部分熱量。低溫時(shí)鋰離子電池主要以電阻產(chǎn)生的焦耳熱為主,這些放熱反應(yīng)是導(dǎo)致電池不安全的因素。電解液的熱安全性也直接影響著整個(gè)鋰電池的電池動力體系的安全性能。 展開 
新的熱管理工藝可以使電動汽車電池的壽命延長一倍 新的熱管理工藝可以使電動汽車電池的壽命延長一倍
一家以色列公司正在率先開發(fā)和使用電動汽車 (EV) 電池系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以提高安全性并延長電池壽命。
獲悉，Carrar 公司開發(fā)了一種兩相電池?zé)峁芾?/em>解決方案，可最大限度地降低熱失控風(fēng)險(xiǎn)，從而
顯著
提高電池安全性。同時(shí)，通過優(yōu)化電池的工作溫度范圍，該公司創(chuàng)新的熱管理技術(shù)可以幫助將電池的有效壽命延長一倍，從而減少電池廢棄物對環(huán)境的影響。
Carrar 最近宣布與德國定制塑料解決方案供應(yīng)商 Rochling Automotive 合作，開發(fā)一種用于電動汽車電池的全密封模塊，該模塊結(jié)合了 Carrar 先進(jìn)的熱管理技術(shù)和 Rochling 的輕質(zhì)塑料解決方案。
來源 | In Compliance Magazine 展開 新能源汽車動力電池熱管理熱流體仿真案列分析 如圖3和圖4分別是動力電池模組簡化前后得模型。
圖3 簡化前模組
圖4 簡化后模組
對于流場仿真：在處理幾何模型時(shí)，應(yīng)保留所有管道的內(nèi)徑和液冷板內(nèi)流道尺寸不變，對管路彎曲、管道變徑、局部彎頭等細(xì)節(jié)特征保留，水管要做到不扭曲，彎角過度平滑，同時(shí)保證簡化后接頭裝配良好，對管路、接頭、冷板的外部可進(jìn)行適度的簡化以減少網(wǎng)格量。
對于熱仿真：模型中的線束、掛耳、螺絲螺套、銅排、bms管理部件等對熱管理系統(tǒng)影響較小，可舍棄；對于熱管理系統(tǒng)影響較大的零件幾何特征可以適當(dāng)簡化，如倒角結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)對齊等。
簡化完成后，檢查整個(gè)模型是否有干涉和其他問題，如有問題，可用ANSYS-SCDM軟件對其進(jìn)行修復(fù)，如無問題，可利用SCDM對模型進(jìn)行流體域的抽取。
二、 熱管理設(shè)計(jì)
為了使動力電池保持在合理的溫度范圍內(nèi)工作，電池包必須擁有科學(xué)和高效的熱管理系統(tǒng)。主要如下幾項(xiàng)主要功能：
(1)電池溫度的準(zhǔn)確測量和監(jiān)控；
(2)電池組溫度過高時(shí)的有效散熱和通風(fēng)；
(3)低溫條件下的快速加熱，使電池組能夠正常工作；
(4)保證電池組溫度場的均勻分布。
電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是：在考慮空間布置、設(shè)計(jì)成本、輕量化等條件下，通過加熱或冷卻控制，保證電池系統(tǒng)工作在相對適宜的工作溫度，同時(shí)減小單體間溫度，保證一致性。 展開 一文帶你了解汽車動力電池熱管理系統(tǒng)的類型、管理方案以及發(fā)展趨勢（內(nèi)含視頻教程） 這也就是電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)存在的意義。
下方三張圖片是不同的電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)展示圖例
電池?zé)峁芾?/em>風(fēng)冷系統(tǒng)
電池?zé)峁芾?/em>液冷系統(tǒng)
電池?zé)峁芾?/em>直冷系統(tǒng)
電動汽車目前在汽車市場上非常常見，該行業(yè)正在迅速發(fā)展，現(xiàn)在高性能的動力電池系統(tǒng)成為推動電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)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?zé)峁芾?/em>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?zé)峁芾?/em>方案概述
內(nèi)置熱源型
內(nèi)置熱源型熱管理方案是通過在電池內(nèi)部集成加熱器或冷卻器，直接對電池進(jìn)行加熱或冷卻。該方案能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制，但對電池結(jié)構(gòu)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(shè)置加熱器或冷卻器，采用空氣或液體進(jìn)行熱交換，再對電池進(jìn)行加熱或冷卻。該方案具有成本低、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，但可能會影響電池的穩(wěn)定性。
自然對流式
自然對流式熱管理方案利用電池箱內(nèi)的空氣自然對流進(jìn)行散熱。該方案成本較低，但對環(huán)境要求較高，且可能會影響電池性能。
強(qiáng)制對流式
強(qiáng)制對流式熱管理方案通過設(shè)置風(fēng)扇等設(shè)備，強(qiáng)制電池箱內(nèi)的空氣進(jìn)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(fēng)扇等設(shè)備的能耗和噪音問題。
熱泵系統(tǒng)
熱泵系統(tǒng)是一種利用制冷劑在封閉系統(tǒng)中循環(huán)流動，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移的高效熱管理方案。該方案具有較高的能效比，但對系統(tǒng)密封性和制冷劑選擇要求較高。
動力電池?zé)峁芾?/em>發(fā)展趨勢
動力電池?zé)峁芾?/em>技術(shù)的發(fā)展趨勢是向著更高效率、?更安全、?更環(huán)保的方向發(fā)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(xù)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 電子書免費(fèi)領(lǐng)丨電動汽車動力電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，入門最佳選擇 與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的汽車相比，電動汽車需要解決一系列與電有關(guān)的技術(shù)問題，例如驅(qū)動電機(jī)問題、動力電池問題、電輔助系統(tǒng)問題，等等。
本書所設(shè)計(jì)的電池管理技術(shù)，從屬于電動汽車的動力電池系統(tǒng)，融合了電子、自動控制以及通信網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)技術(shù)，重點(diǎn)解決動力電池的檢測、安全保護(hù)以及優(yōu)化管理問題。
本書是筆者依據(jù)過去五年在電動汽車相關(guān)領(lǐng)域工作的累積所編寫。筆者在從事動力電池管理系統(tǒng)研究時(shí)，也非常希望能參考到一本類似的技術(shù)文獻(xiàn)，但當(dāng)時(shí)國內(nèi)外幾乎沒有類似的出版物。
隨著電動汽車的研發(fā)越來越熱，從事這一行業(yè)工作的技術(shù)人員越來越多，筆者認(rèn)為有必要把這幾年的體會與同行們進(jìn)行分享。希望能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目的：
一、系統(tǒng)地闡述動力電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的要點(diǎn)，避免走彎路；
二、拋磚引玉，希望引起更多同行朋友對這一技術(shù)領(lǐng)域的重視，共同促進(jìn)電動汽車核心技術(shù)的快速發(fā)展。
以下是本書部分內(nèi)容
獲取完整版請看文末
**本資料來自網(wǎng)絡(luò),如有侵權(quán)請聯(lián)系客服刪除
·
·
·
領(lǐng)取方式：
微信掃碼回復(fù)關(guān)鍵詞 「電池」
???? 免費(fèi)領(lǐng)取完整電子書 ????
（另附鋰離子電池、燃料電池專項(xiàng)進(jìn)階書籍，詳情咨詢客服領(lǐng)取） 展開 電動汽車動力電池?zé)峁芾淼南嚓P(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
電動汽車動力電池熱管理技術(shù)
電動汽車動力電池?zé)峁芾?/em>技術(shù)
熱仿真分享 | 動力電池PACK熱管理系統(tǒng)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(jìn)行熱管理。電動汽車動力電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)在理論分析、仿真建模、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證基礎(chǔ)上開展設(shè)計(jì)工作，綜合考慮了電池產(chǎn)熱原理、產(chǎn)熱模型、發(fā)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(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真和分析，并對工程樣機(jī)熱管理有效性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
當(dāng)前，整個(gè)電動汽車行業(yè)蓬勃發(fā)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(chǎn)生關(guān)鍵影響。
配置電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)是改善電池組熱特性關(guān)鍵措施之一，系統(tǒng)熱管理功能包括：(1)在電池溫度較高時(shí)進(jìn)行有效散熱，防止產(chǎn)生熱失控事故；(2)在電池溫度較低時(shí)進(jìn)行預(yù)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(nèi)的溫度差異，抑制局部熱區(qū)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?zé)峁芾?/em>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(huán)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(shù)已經(jīng)不能滿足電池散熱要求。當(dāng)前主要的主動式熱管理形式有空氣強(qiáng)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(shù)研究起步早，已經(jīng)取得了一定成果，國內(nèi)還處于研究探索階段。公眾號-新能源電池?zé)峁芾?/em>。
TeslaMotors公司的Roadster純電動汽車采用了液冷式電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)。冷卻管道曲折布置在電池間，冷卻液在管道內(nèi)部流動，傳輸電池產(chǎn)生的熱量。報(bào)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(shù)明顯相關(guān)，而與環(huán)境溫度、車齡關(guān)系不明顯[1,5]。
展開 熱仿真分享 | 動力電池PACK熱管理系統(tǒng)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(jìn)行熱管理。電動汽車動力電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)在理論分析、仿真建模、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證基礎(chǔ)上開展設(shè)計(jì)工作，綜合考慮了電池產(chǎn)熱原理、產(chǎn)熱模型、發(fā)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(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真和分析，并對工程樣機(jī)熱管理有效性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
當(dāng)前，整個(gè)電動汽車行業(yè)蓬勃發(fā)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(chǎn)生關(guān)鍵影響。
配置電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)是改善電池組熱特性關(guān)鍵措施之一，系統(tǒng)熱管理功能包括：(1)在電池溫度較高時(shí)進(jìn)行有效散熱，防止產(chǎn)生熱失控事故；(2)在電池溫度較低時(shí)進(jìn)行預(yù)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(nèi)的溫度差異，抑制局部熱區(qū)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?zé)峁芾?/em>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(huán)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(shù)已經(jīng)不能滿足電池散熱要求。當(dāng)前主要的主動式熱管理形式有空氣強(qiáng)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(shù)研究起步早，已經(jīng)取得了一定成果，國內(nèi)還處于研究探索階段。公眾號-新能源電池?zé)峁芾?/em>。
TeslaMotors公司的Roadster純電動汽車采用了液冷式電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)。冷卻管道曲折布置在電池間，冷卻液在管道內(nèi)部流動，傳輸電池產(chǎn)生的熱量。報(bào)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(shù)明顯相關(guān)，而與環(huán)境溫度、車齡關(guān)系不明顯[1,5]。
展開 電動汽車動力電池熱管理技術(shù)解析
【免責(zé)聲明
】本文來自網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者所有，僅用于學(xué)習(xí)等，對文中觀點(diǎn)判斷均保持中立，若您認(rèn)為文中來源標(biāo)注與事實(shí)不符，若有涉及版權(quán)等請告知
，將及時(shí)修訂刪除，謝謝大家的關(guān)注！
純電動汽車動力電池低溫充電熱管理試驗(yàn)研究
隨著電動汽車市場從一線及大中型城市向中小城市不同氣候地區(qū)延伸，需要滿足高溫、低溫以及一些較惡劣環(huán)境工況的使用要求。對于用戶而言，汽車動力電池低溫充放電受限問題的影響尤其明顯。要滿足低溫環(huán)境中車輛動力電池使用需求，首先要解決低溫充電功率小、充電速度慢、充電容量低的問題，這對純電動車輛電池及其熱管理系統(tǒng)提出了更高的要求。
1 電池低溫性能
某型號動力電池電芯，75%SOC電量，放置在80～－40℃可調(diào)的溫箱中進(jìn)行測試，先將電芯保溫24h，使其溫度達(dá)到60℃，然后讓電芯從60℃逐級降到－30℃，測其直流內(nèi)阻(DCIR)從1.5mΩ升至13.5mΩ，后半段電芯DCIR上升速率非常大，如圖1所示，隨著溫度逐步降低，其直流內(nèi)阻將快速增加。
在低溫環(huán)境中，動力電池電芯隨著溫度的不斷降低，其充放電能力將快速下降，電池充放電容量也將快速減少。如圖2所示，控制充電截止電壓3.4V不變，測試某型電芯在不同低溫下的充電容量:在0℃時(shí)，由于電芯DCIR增大，充電容量下降到常溫(25℃)的95%，且比常溫充電時(shí)間長約0.15h;而在低溫－10℃時(shí)，由于電芯DCIR進(jìn)一步增大，充電容量僅達(dá)常溫(25℃)的75%，且比常溫充電時(shí)間長約0.35h。
另外，低溫充電時(shí)，電池負(fù)極表面還容易析出金屬鋰，循環(huán)充電過程中，鋰金屬不斷循環(huán)生長，最終會刺穿電池隔膜，造成電池內(nèi)部短路，不僅對電池造成永久性損傷，還會誘發(fā)電池?zé)?/em>失控，導(dǎo)致其使用安全性大大降低。
因此，實(shí)際車輛使用過程中，為確保充電的安全性，車輛BMS常采用低溫充電控制策略保護(hù)動力電池，即較常溫而言，降低充電電流和充電功率延長充電時(shí)間，一般為常溫充電時(shí)長的兩倍以上，且充電電量僅能達(dá)到常溫充電的60%～80%。
2 熱管理方案優(yōu)化及驗(yàn)證
某車型原采用PTC水加熱方式對動力電池進(jìn)行加熱，如圖3所示。
展開 動力電池熱管理：如何守護(hù)電動汽車心臟的冷暖
電動汽車自燃的新聞，很大一部分原因就是動力電池溫度過熱，燒起來了。在工程上，一般認(rèn)為動力電池的工作溫度最好在40℃以內(nèi)。那么如何保持這個(gè)溫度呢？
汽車電機(jī)的工作需要三四百伏的高電壓，動力電池是由很多鋰離子電芯，通過串聯(lián)和并聯(lián)的方式來提高電壓和容量。比如用100個(gè)3.7伏的鋰電池電芯串聯(lián)，就能得到370伏的電池。不同品牌不同類型的電動汽車，電池組成方式可能不一樣，有的電芯是片狀的，有的是圓柱形的。
例如下圖的電池就是由很多個(gè)圓柱電池組成的，組裝后成為一個(gè)電池包整體裝到車上。串聯(lián)加并聯(lián)，一輛車的電池包可能包含上千個(gè)電芯，很壯觀。
這些電芯放電工作時(shí)都是發(fā)熱源，如果控制不好就會導(dǎo)致電池包溫度過高，燃燒起來。所以及時(shí)將這些熱量散出去，就極其重要。
散熱方式有的是通過風(fēng)冷，用風(fēng)扇對著電池包吹，優(yōu)點(diǎn)是散熱結(jié)構(gòu)相對簡單，缺點(diǎn)是從前往后的散熱效果會越來越差。
空氣剛進(jìn)入電池包時(shí)，溫度比較低，散熱效果好。但是空氣邊流動邊吸熱，溫度慢慢就升高了，流到后面已經(jīng)是熱空氣了，散熱效果肯定會下降。
另一種方式是通過液冷散熱，費(fèi)用比風(fēng)冷高，但液體的熱容和換熱能力比空氣厲害多了。用了液冷，有的要在風(fēng)扇的基礎(chǔ)上再加個(gè)泵，抽著冷卻液循環(huán)轉(zhuǎn)起來。有的可能還會加壓縮機(jī)和換熱器，例如家用空調(diào)。不同品牌和類型的電動汽車，電池包散熱結(jié)構(gòu)可能都會有些不同，有自己的設(shè)計(jì)和巧思在里邊。
本案例仿真模擬的電池包，它的散熱方式是：這8個(gè)塊是電池，底部板是導(dǎo)熱板，左邊的長方形是散熱翅片簡化后的多孔介質(zhì)。電池上面和側(cè)面部分都是絕熱的，下面與導(dǎo)熱板相連，熱量先傳給導(dǎo)熱板，然后導(dǎo)熱板再傳給前面的翅片。在電池和翅片中間有風(fēng)扇，對著翅片向左吹，就將熱量散了出去。
展開 電動汽車動力電池均衡方法研究 附電動汽車動力電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)譚曉軍下載
根據(jù)當(dāng)前我國對于均衡裝置的電流評定標(biāo)準(zhǔn)來看，組合電池的電流應(yīng)當(dāng)是動力電池的0.05倍或者0.1倍，在此區(qū)間內(nèi)是比較合適的。
3.2均衡結(jié)果
組合電池的內(nèi)部差異會影響電動汽車的運(yùn)行效率與安全性，因此為了減少電池荷電狀況的異常，采用均衡裝置將組合電池進(jìn)行連接，改善電池的性能，增長電池的使用周期。例如對28組12Ah、336V的鎳氫組合電池進(jìn)行電源輸出，經(jīng)過測量和得出電壓差異值低于0.05V。此外，將該組合電池的電壓降低到電池荷電狀況的10%，將此范圍內(nèi)的所有組合電池進(jìn)行對比，就可以得出組合電池的均衡前后電壓差異指數(shù)為50mA，說明均衡效果顯著。再者，組合電池的均衡前電壓小于均衡后的電壓，并且動力電池的容量上升49Ahs，同比增加16%。得出如果上述組合電池不進(jìn)行均衡處理，就會導(dǎo)致電池差異性越發(fā)嚴(yán)重，使得動力電池的輸出功率大大降低。
4結(jié)語
本文就當(dāng)前電動汽車動力電池的均衡中存在的問題進(jìn)行闡述，并使用上述均衡方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將12Ah、336V的鎳氫組合電池采用集中均衡與分散均衡的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)結(jié)果所得的電壓差異都小于0.05V，符合均衡檢測的標(biāo)準(zhǔn)。從另一方面說明采用均衡方式解決組合電池之間額不平衡差異是十分有效的。但是如果在進(jìn)行解決的過程中，由于組合電池的數(shù)目較大，導(dǎo)致動力電池的內(nèi)部差異過大，此時(shí)應(yīng)當(dāng)將組合電池的規(guī)格、體積、質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)一，加設(shè)檢測節(jié)點(diǎn)，及時(shí)尋找出其中存在問題的組合電池，能夠在一定程度彌補(bǔ)均衡方式的不足之處。
下載地址：電動汽車動力電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)譚曉軍
展開 純電動汽車電池熱管理技術(shù)研究
通過這些問題的研究分析，希望解決目前純電動汽車電池組的安全問題，同時(shí)提高電池組的動力性能，使得電池組的使用壽命變得更加長，這對于新能源混合動力汽車的推廣和產(chǎn)業(yè)化有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。
作者：趙學(xué)棟
豫新汽車熱管理科技有限公司
淺淡電動汽車電池系統(tǒng)熱管理技術(shù)
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(zhuǎn)換效率高、升溫迅速、無明火、自動恒溫等特點(diǎn)而被廣泛使用。其成本較低，對于目前價(jià)格較高的動力電池來說，是一個(gè)有利的因素。但是PTC的加熱件體積較大，會占據(jù)電池系統(tǒng)內(nèi)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(jù)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(fā)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(xué)院工程熱物理研究所胡學(xué)功研究員領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)利用微槽群復(fù)合相變技術(shù)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(tǒng)(BTMS)樣機(jī)，微槽群復(fù)合相變技術(shù)是利用微細(xì)尺度槽群結(jié)構(gòu)復(fù)合相變強(qiáng)化傳熱機(jī)理實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度傳熱，是目前國際上一種先進(jìn)的被動式微細(xì)尺度相變強(qiáng)化傳熱技術(shù)。該成果解決了電動汽車行業(yè)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(shù)難題，其技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于特斯拉（電池單體間的溫差≤±2℃），且成本優(yōu)勢巨大，處于電動汽車行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平。電動汽車電池包微槽群熱管理系統(tǒng) 電動汽車電池系統(tǒng)熱管理技術(shù)發(fā)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(tǒng)必然朝著輕量化，高比能和高均溫性方面發(fā)展。科技部“十三五”規(guī)劃中也提出開展基于整車一體化的電池系統(tǒng)的機(jī)-電-熱設(shè)計(jì)，開發(fā)先進(jìn)可靠的電池管理系統(tǒng)和緊湊、高效的熱管理系統(tǒng)，到2020年，應(yīng)使單體電池之間的最大溫差≤2℃，電池系統(tǒng)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(dá)500萬輛，隨之產(chǎn)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(shè)計(jì)電動汽車電池包熱管理系統(tǒng)時(shí)，就應(yīng)當(dāng)考慮到電池包易拆解，無附加污染，實(shí)現(xiàn)電池包熱管理系統(tǒng)的綠色設(shè)計(jì)。
展開 讀者投稿｜純電動汽車動力電池管理系統(tǒng)五部曲之二：單體電池建模研究
第一篇 動力電池試驗(yàn)研究
第二篇 單體電池建模研究
純電動汽車的主要能量來源為動力電池系統(tǒng)，其性能直接影響整車的經(jīng)濟(jì)性、動力性和可靠性。電動汽車與傳統(tǒng)燃油汽車最大的區(qū)別是用動力電池作為動力驅(qū)動，而作為銜接電池組、整車系統(tǒng)和電機(jī)的重要紐帶，電池管理系統(tǒng)(BMS)的重要性不言而喻。完善的 BMS能夠有效提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電，并且延長電池的使用壽命，監(jiān)控電池組及各電池單芯的運(yùn)行狀態(tài)，有效預(yù)防電池組自燃，實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件預(yù)警，為保障安全贏得時(shí)間。
筆者在梳理電池管理系統(tǒng)開發(fā)過程中的關(guān)鍵技術(shù)，為動力電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，測試生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。計(jì)劃分為5個(gè)篇章來整理電池管理系統(tǒng)的開發(fā)中關(guān)鍵技術(shù)，今天首先聊一下第二篇章單體電池建模研究及模型參數(shù)。
圖1 電池管理系統(tǒng)開發(fā)過程中的關(guān)鍵技術(shù)
單體電池模型用以模擬電池動力學(xué)特性動態(tài)電池模型，是設(shè)計(jì)高效可靠的電池管理系統(tǒng)（Battery Management System）的基礎(chǔ)。鑒于等效電路模型簡單的結(jié)構(gòu)，良好的動態(tài)響應(yīng)特性，以及狀態(tài)空間方程易于求取的優(yōu)點(diǎn)，因此非常廣泛的應(yīng)用于純電動汽車電池管理系統(tǒng)的研究領(lǐng)域中。
不同單體電池模型對比
建立單體電池等效電路模型，將模型與電池辨識參數(shù)進(jìn)行配比，同時(shí)利用辨識工具完成參數(shù)識別，分析電池端電壓在不同工況下的動態(tài)響應(yīng)，并逐步改進(jìn)電池等效電路模型，提高電池精度，為后期電池狀態(tài)估計(jì)（SOC,SOP,SOE,SOH）提供基礎(chǔ)。
展開 電動汽車電池熱管理風(fēng)冷與液冷
鋰離子電池包熱管理的要求是根據(jù)鋰離子電池發(fā)熱機(jī)理,合理設(shè)計(jì)電池包結(jié)構(gòu),選擇合適的熱管理方式,合理設(shè)計(jì)熱管理策略,保證電池包內(nèi)各個(gè)單體電池工作在合理溫度范圍內(nèi)的同時(shí)盡量維持包內(nèi)各個(gè)電池及電池模塊間的溫度均勻性。
動力蓄電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)(BTMS,Battery Thermal Management System)對純電動汽車在各種環(huán)境下的動力性有至關(guān)重要的影響。通過研究分析鋰離子電池產(chǎn)熱原理,BTMS傳熱冷卻方式,及風(fēng)冷散熱和液冷散熱方案的比較,說明液冷散熱效果好于風(fēng)冷,液冷散熱將是未來適合復(fù)雜工況的大功率鋰離子動力電池?zé)峁芾?/em>的重要研究方向。
動力蓄電池作為純電動汽車的動力來源,是提高整車性能和降低成本的關(guān)鍵一環(huán),其溫度特性直接影響電動車的性能、壽命和耐久性。鋰離子電池因比能大、循環(huán)壽命長、自放電率低、允許工作溫度范圍寬、低溫效應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)是電動車目前首選的動力電池。鋰離子電池包熱管理的要求是根據(jù)鋰離子電池發(fā)熱機(jī)理,合理設(shè)計(jì)電池包結(jié)構(gòu),選擇合適的熱管理方式,合理設(shè)計(jì)熱管理策略,保證電池包內(nèi)各個(gè)單體電池工作在合理溫度范圍內(nèi)的同時(shí)盡量維持包內(nèi)各個(gè)電池及電池模塊間的溫度均勻性。由于電池組中單體電池是互相串聯(lián)的,任何一只電池性能下降都會影響電池組的整體表現(xiàn)。溫差為5℃、10℃、15℃時(shí),相同充電條件下電池組的荷電態(tài)分別下降10%、15%、20%。
鋰離子電池?zé)?/em>特性
電池在充放電過程中都會發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng),從而產(chǎn)生熱反應(yīng)。鋰離子動力電池的主要產(chǎn)熱反應(yīng)包括:電解液分解、正極分解、負(fù)極與電解液的反應(yīng)、負(fù)極與粘合劑的反應(yīng)和固體電解質(zhì)界面膜的分解。此外,由于電池內(nèi)阻的存在,電流通過時(shí),會產(chǎn)生部分熱量。低溫時(shí)鋰離子電池主要以電阻產(chǎn)生的焦耳熱為主,這些放熱反應(yīng)是導(dǎo)致電池不安全的因素。電解液的熱安全性也直接影響著整個(gè)鋰電池的電池動力體系的安全性能。
展開 新的熱管理工藝可以使電動汽車電池的壽命延長一倍
新的熱管理工藝可以使電動汽車電池的壽命延長一倍
一家以色列公司正在率先開發(fā)和使用電動汽車 (EV) 電池系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以提高安全性并延長電池壽命。
獲悉，Carrar 公司開發(fā)了一種兩相電池?zé)峁芾?/em>解決方案，可最大限度地降低熱失控風(fēng)險(xiǎn)，從而
顯著
提高電池安全性。同時(shí)，通過優(yōu)化電池的工作溫度范圍，該公司創(chuàng)新的熱管理技術(shù)可以幫助將電池的有效壽命延長一倍，從而減少電池廢棄物對環(huán)境的影響。
Carrar 最近宣布與德國定制塑料解決方案供應(yīng)商 Rochling Automotive 合作，開發(fā)一種用于電動汽車電池的全密封模塊，該模塊結(jié)合了 Carrar 先進(jìn)的熱管理技術(shù)和 Rochling 的輕質(zhì)塑料解決方案。
來源 | In Compliance Magazine
展開 新能源汽車動力電池熱管理熱流體仿真案列分析
如圖3和圖4分別是動力電池模組簡化前后得模型。
圖3 簡化前模組
圖4 簡化后模組
對于流場仿真：在處理幾何模型時(shí)，應(yīng)保留所有管道的內(nèi)徑和液冷板內(nèi)流道尺寸不變，對管路彎曲、管道變徑、局部彎頭等細(xì)節(jié)特征保留，水管要做到不扭曲，彎角過度平滑，同時(shí)保證簡化后接頭裝配良好，對管路、接頭、冷板的外部可進(jìn)行適度的簡化以減少網(wǎng)格量。
對于熱仿真：模型中的線束、掛耳、螺絲螺套、銅排、bms管理部件等對熱管理系統(tǒng)影響較小，可舍棄；對于熱管理系統(tǒng)影響較大的零件幾何特征可以適當(dāng)簡化，如倒角結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)對齊等。
簡化完成后，檢查整個(gè)模型是否有干涉和其他問題，如有問題，可用ANSYS-SCDM軟件對其進(jìn)行修復(fù)，如無問題，可利用SCDM對模型進(jìn)行流體域的抽取。
二、 熱管理設(shè)計(jì)
為了使動力電池保持在合理的溫度范圍內(nèi)工作，電池包必須擁有科學(xué)和高效的熱管理系統(tǒng)。主要如下幾項(xiàng)主要功能：
(1)電池溫度的準(zhǔn)確測量和監(jiān)控；
(2)電池組溫度過高時(shí)的有效散熱和通風(fēng)；
(3)低溫條件下的快速加熱，使電池組能夠正常工作；
(4)保證電池組溫度場的均勻分布。
電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是：在考慮空間布置、設(shè)計(jì)成本、輕量化等條件下，通過加熱或冷卻控制，保證電池系統(tǒng)工作在相對適宜的工作溫度，同時(shí)減小單體間溫度，保證一致性。
展開 一文帶你了解汽車動力電池熱管理系統(tǒng)的類型、管理方案以及發(fā)展趨勢（內(nèi)含視頻教程）
這也就是電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)存在的意義。
下方三張圖片是不同的電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)展示圖例
電池?zé)峁芾?/em>風(fēng)冷系統(tǒng)
電池?zé)峁芾?/em>液冷系統(tǒng)
電池?zé)峁芾?/em>直冷系統(tǒng)
電動汽車目前在汽車市場上非常常見，該行業(yè)正在迅速發(fā)展，現(xiàn)在高性能的動力電池系統(tǒng)成為推動電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)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?zé)峁芾?/em>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?zé)峁芾?/em>方案概述
內(nèi)置熱源型
內(nèi)置熱源型熱管理方案是通過在電池內(nèi)部集成加熱器或冷卻器，直接對電池進(jìn)行加熱或冷卻。該方案能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制，但對電池結(jié)構(gòu)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(shè)置加熱器或冷卻器，采用空氣或液體進(jìn)行熱交換，再對電池進(jìn)行加熱或冷卻。該方案具有成本低、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，但可能會影響電池的穩(wěn)定性。
自然對流式
自然對流式熱管理方案利用電池箱內(nèi)的空氣自然對流進(jìn)行散熱。該方案成本較低，但對環(huán)境要求較高，且可能會影響電池性能。
強(qiáng)制對流式
強(qiáng)制對流式熱管理方案通過設(shè)置風(fēng)扇等設(shè)備，強(qiáng)制電池箱內(nèi)的空氣進(jìn)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(fēng)扇等設(shè)備的能耗和噪音問題。
熱泵系統(tǒng)
熱泵系統(tǒng)是一種利用制冷劑在封閉系統(tǒng)中循環(huán)流動，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移的高效熱管理方案。該方案具有較高的能效比，但對系統(tǒng)密封性和制冷劑選擇要求較高。
動力電池?zé)峁芾?/em>發(fā)展趨勢
動力電池?zé)峁芾?/em>技術(shù)的發(fā)展趨勢是向著更高效率、?更安全、?更環(huán)保的方向發(fā)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(xù)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 電子書免費(fèi)領(lǐng)丨電動汽車動力電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，入門最佳選擇
與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的汽車相比，電動汽車需要解決一系列與電有關(guān)的技術(shù)問題，例如驅(qū)動電機(jī)問題、動力電池問題、電輔助系統(tǒng)問題，等等。
本書所設(shè)計(jì)的電池管理技術(shù)，從屬于電動汽車的動力電池系統(tǒng)，融合了電子、自動控制以及通信網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)技術(shù)，重點(diǎn)解決動力電池的檢測、安全保護(hù)以及優(yōu)化管理問題。
本書是筆者依據(jù)過去五年在電動汽車相關(guān)領(lǐng)域工作的累積所編寫。筆者在從事動力電池管理系統(tǒng)研究時(shí)，也非常希望能參考到一本類似的技術(shù)文獻(xiàn)，但當(dāng)時(shí)國內(nèi)外幾乎沒有類似的出版物。
隨著電動汽車的研發(fā)越來越熱，從事這一行業(yè)工作的技術(shù)人員越來越多，筆者認(rèn)為有必要把這幾年的體會與同行們進(jìn)行分享。希望能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目的：
一、系統(tǒng)地闡述動力電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的要點(diǎn)，避免走彎路；
二、拋磚引玉，希望引起更多同行朋友對這一技術(shù)領(lǐng)域的重視，共同促進(jìn)電動汽車核心技術(shù)的快速發(fā)展。
以下是本書部分內(nèi)容
獲取完整版請看文末
**本資料來自網(wǎng)絡(luò),如有侵權(quán)請聯(lián)系客服刪除
·
·
·
領(lǐng)取方式：
微信掃碼回復(fù)關(guān)鍵詞 「電池」
???? 免費(fèi)領(lǐng)取完整電子書 ????
（另附鋰離子電池、燃料電池專項(xiàng)進(jìn)階書籍，詳情咨詢客服領(lǐng)取）
展開 