純電動汽車電池?zé)峁芾淼陌咐?/h1> 純電動汽車電池熱管理技術(shù)研究 摘要：在我國快速發(fā)展過程中，對于能源的需求在不斷加大，能源危機(jī)和環(huán)境污染問題已成全球關(guān)注的焦點(diǎn)，新能源汽車順勢而為，純電動汽車采用純電驅(qū)動，更加節(jié)能、環(huán)保。隨著純電動汽車的發(fā)展，車輛的安全性、續(xù)航里程能力得到了關(guān)注，動力電池的性能很大程度上影響著整車性能，為了提升動力電池系統(tǒng)性能，避免熱失控，研究高性能動力電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)至關(guān)重要。
引言
目前在國內(nèi)汽車市場上純電動汽車發(fā)展迅猛，它所采用的動力電池絕大部分是鋰離子電池，鋰電池技術(shù)發(fā)展迅速，性價比快速提升。但隨著純電動汽車在社會上大批量投入使用，也遇到了一些問題，比如少量的純電動汽車因?yàn)楦鞣N原因出現(xiàn)了鋰電池起火，進(jìn)而導(dǎo)致整車燃燒問題，或鋰電池破裂導(dǎo)致有毒的電解液泄漏到空氣中的問題。鋰離子動力電池的起火燃燒風(fēng)險，來自于電池的化學(xué)能在高溫下瞬間釋放（高壓電擊不在本文討論的范圍），表現(xiàn)為：電池的熱失控和熱擴(kuò)散引起整車燃燒或爆炸、或者電解液泄漏有毒氣體。本文系統(tǒng)的介紹了這個問題的各個風(fēng)險環(huán)節(jié)，并提出對應(yīng)的風(fēng)險控制措施。
1 電池?zé)峁芾?/em>的現(xiàn)狀
通常來說，溫度對動力電池的性能影響比較大，溫度較低的時候，電池內(nèi)阻較大，容量也變小，充電和放電的能力也變差；在溫度較高的時候，一些電池原料會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，比如燃燒或者爆炸。如果電池包里面的電池每個點(diǎn)的溫度分布不均勻，那么單體之間的差異性也比較大，這就會影響到電池包的性能，而且對電池的壽命也會產(chǎn)生很大的影響。因此，對電池包的熱管理系統(tǒng)進(jìn)行研究，是非常具有現(xiàn)實(shí)意義的。在國內(nèi)，很多鋰電池?zé)?/em>分析都不會對電池在使用過程中的溫度場進(jìn)行分析，一般都只分析鋰電池的高溫或者低溫時的穩(wěn)定性能，不知道電池為何會溫度升高。 展開 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，由于電芯DCIR增大，充電容量下降到常溫(25℃)的95%，且比常溫充電時間長約0.15h;而在低溫－10℃時，由于電芯DCIR進(jìn)一步增大，充電容量僅達(dá)常溫(25℃)的75%，且比常溫充電時間長約0.35h。
另外，低溫充電時，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間，一般為常溫充電時長的兩倍以上，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 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) 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，測試生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。計劃分為5個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（SOC,SOP,SOE,SOH）提供基礎(chǔ)。 展開 
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(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，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)計電動汽車電池包熱管理系統(tǒng)時，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。 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)計電池包結(jié)構(gòu),選擇合適的熱管理方式,合理設(shè)計熱管理策略,保證電池包內(nèi)各個單體電池工作在合理溫度范圍內(nèi)的同時盡量維持包內(nèi)各個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)計電池包結(jié)構(gòu),選擇合適的熱管理方式,合理設(shè)計熱管理策略,保證電池包內(nèi)各個單體電池工作在合理溫度范圍內(nèi)的同時盡量維持包內(nèi)各個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,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,會產(chǎn)生部分熱量。低溫時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鋰電池的電池動力體系的安全性能。 展開 電動汽車動力電池熱管理技術(shù)解析 【免責(zé)聲明
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，將及時修訂刪除，謝謝大家的關(guān)注！ 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圓柱電池組成的，組裝后成為一個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電芯，很壯觀。
這些電芯放電工作時都是發(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，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 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，從而
顯著
提高電池安全性。同時，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 【熱管理】某純電動汽車空調(diào)采暖系統(tǒng)的仿真優(yōu)化 中國為了適應(yīng)社會可持續(xù)發(fā)展的需求，提出了向新能源汽車轉(zhuǎn)型的相關(guān)政策，例如雙積分法等。在此環(huán)境下，國內(nèi)各大車企對純電動車型的研究投入達(dá)到了前所未有的高峰。純電動汽車的發(fā)展與應(yīng)用成為了當(dāng)今環(huán)境下不可阻擋的趨勢。眾所周知，純電動汽車在低溫環(huán)境下沒有發(fā)動機(jī)提供熱源，大多車型應(yīng)用PTC進(jìn)行制暖。國鐵楓設(shè)計了一款電動汽車，該車型使用了PTC水暖加熱系統(tǒng)。由于PTC為大功率耗電部件，制暖時對整車的動力性以及續(xù)航里程產(chǎn)生了一定的威脅，通過對策略的優(yōu)化改進(jìn)可以提高PTC制熱時汽車的經(jīng)濟(jì)性。朱成等對低溫環(huán)境下影響純電動汽車的續(xù)航里程的相關(guān)因素進(jìn)行了深入研究分析。張子琦對熱泵空調(diào)系統(tǒng)的傳熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，通過優(yōu)化換熱結(jié)構(gòu)能改善系統(tǒng)的能耗。
曹曉玉通過AMEsim軟件建立空調(diào)系統(tǒng)模型，研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度對系統(tǒng)能耗有較大的影響。朱波等利用電機(jī)余熱作為輔助熱源，通過優(yōu)化加熱器的控制策略得到了較低的系統(tǒng)能耗。楊君提出水暖PTC加熱器功率的自動化線性調(diào)節(jié)，通過精確化控制精度降低能耗。本文基于某公司某純電車型的開發(fā)項(xiàng)目，對控制策略進(jìn)行了優(yōu)化，增加了對電驅(qū)余熱的利用，通過AMEsim軟件與Matlab聯(lián)合仿真驗(yàn)證了該優(yōu)化模型的控制效果。
1
低溫熱管理制熱系統(tǒng)
本文中低溫熱管理加熱系統(tǒng)包括對乘員艙、動力電池的加熱。其加熱結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。 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)計譚曉軍 展開 
基于AMESim的純電動汽車熱管理系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計 附AMESim優(yōu)化過程基礎(chǔ)操作及DOE&遺傳算法G 基于AMESim軟件建立了完整的純電動汽車的熱管理系統(tǒng)模型，并通過整車實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的正確性．在此模型的基礎(chǔ)上，本文分別對水冷系統(tǒng)、高溫環(huán)境下的熱管理系統(tǒng)及爬坡工況下的熱管理系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，并對熱管理系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行了優(yōu)化，使熱管理系統(tǒng)能適應(yīng)不同工況和環(huán)境溫度的整車熱管理要求．本文基于AMESim軟件對純電動汽車的熱管理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的方法為研究和開發(fā)純電動汽車的熱管理系統(tǒng)提供了思路和參考。
0引言
純電動汽車是未來汽車發(fā)展的重要方向，也是目前發(fā)展最快的新能源汽車之一．為了系統(tǒng)地研究純電動汽車的能量流動，需要對它建立完整的熱管理系統(tǒng)．這不僅是汽車零部件散熱的需求，更是提高整車能源效率的重要手段．
本文利用AMESim軟件搭建了一套比較完整的純電動汽車熱管理系統(tǒng)的仿真模型，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模型的正確性，并在此模型基礎(chǔ)上對整車熱管理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計．
1純電動汽車熱管理的要求
本文研究的純電動汽車的參數(shù)如表1所示．
本文研究的整車熱管理系統(tǒng)主要包括兩部分：電動汽車前艙水冷系統(tǒng)和電池包風(fēng)冷系統(tǒng)．其中水冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。 展開 電動汽車電池測試：海量數(shù)據(jù)的管理與分析挑戰(zhàn) 總結(jié)
電動汽車的普及和發(fā)展在很大程度上取決于電池技術(shù)的進(jìn)步。為了確保電池的性能和安全，電池測試的重要性不言而喻。然而，面對海量復(fù)雜的測試數(shù)據(jù)，如何進(jìn)行有效管理和分析成為了一個挑戰(zhàn)。
這個挑戰(zhàn)需要我們轉(zhuǎn)變思維，從傳統(tǒng)的順序式流程轉(zhuǎn)向動態(tài)的、持續(xù)監(jiān)控和適應(yīng)的方式。在這個新的方式下，數(shù)據(jù)成為推動決策和行動的關(guān)鍵，我們能夠更好地利用數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)規(guī)模和速度。此外，電池設(shè)計驗(yàn)證在推動電動汽車發(fā)展中也起著關(guān)鍵作用。在快速變化的電動汽車行業(yè)中，我們需要加速汽車創(chuàng)新。
面對這些挑戰(zhàn)和需求，NI的SystemLink?軟件提供了一個有效的解決方案。借助這款軟件，我們能夠安全、簡單地管理和處理大量的電池測試數(shù)據(jù)，加快電動汽車電池的研發(fā)和生產(chǎn)過程，推動電動汽車的大規(guī)模采用。
總的來說，面對電動汽車電池測試數(shù)據(jù)管理和分析的挑戰(zhàn)，我們需要一種全新的思維方式，同時也需要有效的工具和方法。
文章來源：汽車測試網(wǎng) 展開 精華 | 電動汽車電池管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 鋰電子在電動汽車上的應(yīng)用情況鋰電池在電動汽車上的應(yīng)用情況
目前有多種類型的動力電池用在電動汽車上，廣泛應(yīng)用的動力電池一般以LMO、LFP、NCM、NCA為正極材料，同時采用碳負(fù)極材料，同時LTO也被開發(fā)用于提高電池的續(xù)航里程和快充能力。
表1 電動汽車的鋰電池應(yīng)用情況
BMS功能及其關(guān)鍵技術(shù)
目前商用電池必須要有BMS。通過BMS能夠控制和管理電池更加有效率，每一個電池工作在可運(yùn)行的區(qū)間范圍內(nèi)，避免電池的過充過放和熱失控問題發(fā)生。單個電芯的容量比較低，需要很多個電芯集成成模組、一個電池系統(tǒng)包含多個模組。通常一個電池系統(tǒng)中包含上百個，甚至上千個電芯。如何保持電芯工作在合適的區(qū)間內(nèi)，BMS發(fā)揮著重要的作用。
BMS功能為監(jiān)視電池狀態(tài)，建立電池狀態(tài)、保護(hù)電池、上報數(shù)據(jù)、均衡等。BMS在整車中主要任務(wù)有：
1、保護(hù)電芯和電池包不受到損害；
2、使電池工作在合適的電壓和溫度范圍內(nèi)；
3、在保持電池在合適的條件運(yùn)行后，滿足整車的需求。
當(dāng)然BMS同時需滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)要求。BMS基本的硬件架構(gòu)如圖2。
圖2 BMS基本硬件架構(gòu)
4、電池參數(shù)檢測：包括總壓、總電流、單體電壓檢測、溫度檢測、絕緣檢測、碰撞檢測、阻抗檢測、煙霧檢測等等。
5、電池狀態(tài)建立：包括SOC、SOH、SOF。
6、在線診斷：故障包括傳感器故障、網(wǎng)絡(luò)故障、電池故障、電池過充、過放。過流，絕緣故障等等。
7、電池安全保護(hù)和告警：包括溫控系統(tǒng)控制和高壓控制，當(dāng)診斷出故障、BMS上報故障給整車控制器和充電機(jī)，同時切斷高壓來保護(hù)電池不受到損害、包括漏電保護(hù)等。
8、充電控制：BMS慢充和快充控制。 展開 汽車電池熱管理熱失控原因及預(yù)防策略介紹（附視頻教程） 汽車電池?zé)?/em>失控是指電池在特定條件下，?內(nèi)部溫度急劇上升，?導(dǎo)致電池無法控制地進(jìn)入不可控狀態(tài)，?嚴(yán)重時可能引發(fā)電池自燃甚至爆炸。?這種狀態(tài)通常由幾個關(guān)鍵因素引起，?包括過熱、?過充、?內(nèi)短路和碰撞等。?當(dāng)電池的熱失控達(dá)到一定溫度后，?電池內(nèi)部的溫度會直線上升，?從而導(dǎo)致燃燒爆炸。
我們時不時會在新聞中看到電動汽車起火的事故，電動汽車起火事件中，很多時候都與汽車電池有關(guān)。作為電動汽車的“心臟”，電池組的設(shè)計、制造、使用和維護(hù)等環(huán)節(jié)都可能存在安全隱患。一旦電池出現(xiàn)問題，就可能殃及其他。
所以今天我們就來剖析一下汽車電池?zé)?/em>失控的那些事。
part1「汽車電池?zé)?/em>失控原因」
汽車電池?zé)?/em>失控的原因主要包括過充電、?過放電、?過負(fù)荷、?外部短路、?內(nèi)部短路、?絕緣性下降以及電芯熱失控。?
過充電和過放電：?長時間充電電流過大或電壓過高，?或動力電池長時間處于過度放電狀態(tài)，?都會導(dǎo)致電池內(nèi)部壓力過大，?進(jìn)而引起電池內(nèi)部溫度升高，?最終引發(fā)熱失控。?
過負(fù)荷：?電動汽車動力電池在使用過程中若長時間處于過載狀態(tài)下，?也會造成熱失控。?
外部短路和內(nèi)部短路：?短路故障通常由于過充電和過放電導(dǎo)致，?電池內(nèi)阻增大后，?電解液分解出氣體，?引起氣體膨脹和爆炸，?產(chǎn)生大量熱量，?導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度迅速升高，?進(jìn)而引起熱失控。?
絕緣性下降：?電池絕緣性能下降，?可能導(dǎo)致電池內(nèi)部短路，?從而引發(fā)熱失控。?
電芯熱失控：?電芯熱失控是導(dǎo)致電動汽車動力電池?zé)?/em>失控的主要原因之一，?涉及到電池內(nèi)部壓力過大和溫度升高的問題。?
part2「為何汽車電池?zé)?/em>失控?zé)o法預(yù)測」
汽車電池?zé)?/em>失控?zé)o法預(yù)測的原因主要在于電池內(nèi)部復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)和物理過程的難以預(yù)測性，?以及外部條件對電池安全性的影響。? 展開 純電動汽車電池?zé)峁芾淼南嚓P(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
純電動汽車電池熱管理技術(shù)研究
摘要：在我國快速發(fā)展過程中，對于能源的需求在不斷加大，能源危機(jī)和環(huán)境污染問題已成全球關(guān)注的焦點(diǎn)，新能源汽車順勢而為，純電動汽車采用純電驅(qū)動，更加節(jié)能、環(huán)保。隨著純電動汽車的發(fā)展，車輛的安全性、續(xù)航里程能力得到了關(guān)注，動力電池的性能很大程度上影響著整車性能，為了提升動力電池系統(tǒng)性能，避免熱失控，研究高性能動力電池?zé)峁芾?/em>系統(tǒng)至關(guān)重要。
引言
目前在國內(nèi)汽車市場上純電動汽車發(fā)展迅猛，它所采用的動力電池絕大部分是鋰離子電池，鋰電池技術(shù)發(fā)展迅速，性價比快速提升。但隨著純電動汽車在社會上大批量投入使用，也遇到了一些問題，比如少量的純電動汽車因?yàn)楦鞣N原因出現(xiàn)了鋰電池起火，進(jìn)而導(dǎo)致整車燃燒問題，或鋰電池破裂導(dǎo)致有毒的電解液泄漏到空氣中的問題。鋰離子動力電池的起火燃燒風(fēng)險，來自于電池的化學(xué)能在高溫下瞬間釋放（高壓電擊不在本文討論的范圍），表現(xiàn)為：電池的熱失控和熱擴(kuò)散引起整車燃燒或爆炸、或者電解液泄漏有毒氣體。本文系統(tǒng)的介紹了這個問題的各個風(fēng)險環(huán)節(jié)，并提出對應(yīng)的風(fēng)險控制措施。
1 電池?zé)峁芾?/em>的現(xiàn)狀
通常來說，溫度對動力電池的性能影響比較大，溫度較低的時候，電池內(nèi)阻較大，容量也變小，充電和放電的能力也變差；在溫度較高的時候，一些電池原料會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，比如燃燒或者爆炸。如果電池包里面的電池每個點(diǎn)的溫度分布不均勻，那么單體之間的差異性也比較大，這就會影響到電池包的性能，而且對電池的壽命也會產(chǎn)生很大的影響。因此，對電池包的熱管理系統(tǒng)進(jìn)行研究，是非常具有現(xiàn)實(shí)意義的。在國內(nèi)，很多鋰電池?zé)?/em>分析都不會對電池在使用過程中的溫度場進(jìn)行分析，一般都只分析鋰電池的高溫或者低溫時的穩(wěn)定性能，不知道電池為何會溫度升高。
展開 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，由于電芯DCIR增大，充電容量下降到常溫(25℃)的95%，且比常溫充電時間長約0.15h;而在低溫－10℃時，由于電芯DCIR進(jìn)一步增大，充電容量僅達(dá)常溫(25℃)的75%，且比常溫充電時間長約0.35h。
另外，低溫充電時，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間，一般為常溫充電時長的兩倍以上，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 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)
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，測試生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。計劃分為5個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（SOC,SOP,SOE,SOH）提供基礎(chǔ)。
展開 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(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，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)計電動汽車電池包熱管理系統(tǒng)時，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。
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)計電池包結(jié)構(gòu),選擇合適的熱管理方式,合理設(shè)計熱管理策略,保證電池包內(nèi)各個單體電池工作在合理溫度范圍內(nèi)的同時盡量維持包內(nèi)各個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)計電池包結(jié)構(gòu),選擇合適的熱管理方式,合理設(shè)計熱管理策略,保證電池包內(nèi)各個單體電池工作在合理溫度范圍內(nèi)的同時盡量維持包內(nèi)各個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,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,會產(chǎn)生部分熱量。低溫時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鋰電池的電池動力體系的安全性能。
展開 電動汽車動力電池熱管理技術(shù)解析
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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圓柱電池組成的，組裝后成為一個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電芯，很壯觀。
這些電芯放電工作時都是發(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，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 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，從而
顯著
提高電池安全性。同時，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 【熱管理】某純電動汽車空調(diào)采暖系統(tǒng)的仿真優(yōu)化
中國為了適應(yīng)社會可持續(xù)發(fā)展的需求，提出了向新能源汽車轉(zhuǎn)型的相關(guān)政策，例如雙積分法等。在此環(huán)境下，國內(nèi)各大車企對純電動車型的研究投入達(dá)到了前所未有的高峰。純電動汽車的發(fā)展與應(yīng)用成為了當(dāng)今環(huán)境下不可阻擋的趨勢。眾所周知，純電動汽車在低溫環(huán)境下沒有發(fā)動機(jī)提供熱源，大多車型應(yīng)用PTC進(jìn)行制暖。國鐵楓設(shè)計了一款電動汽車，該車型使用了PTC水暖加熱系統(tǒng)。由于PTC為大功率耗電部件，制暖時對整車的動力性以及續(xù)航里程產(chǎn)生了一定的威脅，通過對策略的優(yōu)化改進(jìn)可以提高PTC制熱時汽車的經(jīng)濟(jì)性。朱成等對低溫環(huán)境下影響純電動汽車的續(xù)航里程的相關(guān)因素進(jìn)行了深入研究分析。張子琦對熱泵空調(diào)系統(tǒng)的傳熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，通過優(yōu)化換熱結(jié)構(gòu)能改善系統(tǒng)的能耗。
曹曉玉通過AMEsim軟件建立空調(diào)系統(tǒng)模型，研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度對系統(tǒng)能耗有較大的影響。朱波等利用電機(jī)余熱作為輔助熱源，通過優(yōu)化加熱器的控制策略得到了較低的系統(tǒng)能耗。楊君提出水暖PTC加熱器功率的自動化線性調(diào)節(jié)，通過精確化控制精度降低能耗。本文基于某公司某純電車型的開發(fā)項(xiàng)目，對控制策略進(jìn)行了優(yōu)化，增加了對電驅(qū)余熱的利用，通過AMEsim軟件與Matlab聯(lián)合仿真驗(yàn)證了該優(yōu)化模型的控制效果。
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低溫熱管理制熱系統(tǒng)
本文中低溫熱管理加熱系統(tǒng)包括對乘員艙、動力電池的加熱。其加熱結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。
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)計譚曉軍
展開 基于AMESim的純電動汽車熱管理系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計 附AMESim優(yōu)化過程基礎(chǔ)操作及DOE&遺傳算法G
基于AMESim軟件建立了完整的純電動汽車的熱管理系統(tǒng)模型，并通過整車實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的正確性．在此模型的基礎(chǔ)上，本文分別對水冷系統(tǒng)、高溫環(huán)境下的熱管理系統(tǒng)及爬坡工況下的熱管理系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，并對熱管理系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行了優(yōu)化，使熱管理系統(tǒng)能適應(yīng)不同工況和環(huán)境溫度的整車熱管理要求．本文基于AMESim軟件對純電動汽車的熱管理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的方法為研究和開發(fā)純電動汽車的熱管理系統(tǒng)提供了思路和參考。
0引言
純電動汽車是未來汽車發(fā)展的重要方向，也是目前發(fā)展最快的新能源汽車之一．為了系統(tǒng)地研究純電動汽車的能量流動，需要對它建立完整的熱管理系統(tǒng)．這不僅是汽車零部件散熱的需求，更是提高整車能源效率的重要手段．
本文利用AMESim軟件搭建了一套比較完整的純電動汽車熱管理系統(tǒng)的仿真模型，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模型的正確性，并在此模型基礎(chǔ)上對整車熱管理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計．
1純電動汽車熱管理的要求
本文研究的純電動汽車的參數(shù)如表1所示．
本文研究的整車熱管理系統(tǒng)主要包括兩部分：電動汽車前艙水冷系統(tǒng)和電池包風(fēng)冷系統(tǒng)．其中水冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
展開 電動汽車電池測試：海量數(shù)據(jù)的管理與分析挑戰(zhàn)
總結(jié)
電動汽車的普及和發(fā)展在很大程度上取決于電池技術(shù)的進(jìn)步。為了確保電池的性能和安全，電池測試的重要性不言而喻。然而，面對海量復(fù)雜的測試數(shù)據(jù)，如何進(jìn)行有效管理和分析成為了一個挑戰(zhàn)。
這個挑戰(zhàn)需要我們轉(zhuǎn)變思維，從傳統(tǒng)的順序式流程轉(zhuǎn)向動態(tài)的、持續(xù)監(jiān)控和適應(yīng)的方式。在這個新的方式下，數(shù)據(jù)成為推動決策和行動的關(guān)鍵，我們能夠更好地利用數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)規(guī)模和速度。此外，電池設(shè)計驗(yàn)證在推動電動汽車發(fā)展中也起著關(guān)鍵作用。在快速變化的電動汽車行業(yè)中，我們需要加速汽車創(chuàng)新。
面對這些挑戰(zhàn)和需求，NI的SystemLink?軟件提供了一個有效的解決方案。借助這款軟件，我們能夠安全、簡單地管理和處理大量的電池測試數(shù)據(jù)，加快電動汽車電池的研發(fā)和生產(chǎn)過程，推動電動汽車的大規(guī)模采用。
總的來說，面對電動汽車電池測試數(shù)據(jù)管理和分析的挑戰(zhàn)，我們需要一種全新的思維方式，同時也需要有效的工具和方法。
文章來源：汽車測試網(wǎng)
展開 精華 | 電動汽車電池管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
鋰電子在電動汽車上的應(yīng)用情況鋰電池在電動汽車上的應(yīng)用情況
目前有多種類型的動力電池用在電動汽車上，廣泛應(yīng)用的動力電池一般以LMO、LFP、NCM、NCA為正極材料，同時采用碳負(fù)極材料，同時LTO也被開發(fā)用于提高電池的續(xù)航里程和快充能力。
表1 電動汽車的鋰電池應(yīng)用情況
BMS功能及其關(guān)鍵技術(shù)
目前商用電池必須要有BMS。通過BMS能夠控制和管理電池更加有效率，每一個電池工作在可運(yùn)行的區(qū)間范圍內(nèi)，避免電池的過充過放和熱失控問題發(fā)生。單個電芯的容量比較低，需要很多個電芯集成成模組、一個電池系統(tǒng)包含多個模組。通常一個電池系統(tǒng)中包含上百個，甚至上千個電芯。如何保持電芯工作在合適的區(qū)間內(nèi)，BMS發(fā)揮著重要的作用。
BMS功能為監(jiān)視電池狀態(tài)，建立電池狀態(tài)、保護(hù)電池、上報數(shù)據(jù)、均衡等。BMS在整車中主要任務(wù)有：
1、保護(hù)電芯和電池包不受到損害；
2、使電池工作在合適的電壓和溫度范圍內(nèi)；
3、在保持電池在合適的條件運(yùn)行后，滿足整車的需求。
當(dāng)然BMS同時需滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)要求。BMS基本的硬件架構(gòu)如圖2。
圖2 BMS基本硬件架構(gòu)
4、電池參數(shù)檢測：包括總壓、總電流、單體電壓檢測、溫度檢測、絕緣檢測、碰撞檢測、阻抗檢測、煙霧檢測等等。
5、電池狀態(tài)建立：包括SOC、SOH、SOF。
6、在線診斷：故障包括傳感器故障、網(wǎng)絡(luò)故障、電池故障、電池過充、過放。過流，絕緣故障等等。
7、電池安全保護(hù)和告警：包括溫控系統(tǒng)控制和高壓控制，當(dāng)診斷出故障、BMS上報故障給整車控制器和充電機(jī)，同時切斷高壓來保護(hù)電池不受到損害、包括漏電保護(hù)等。
8、充電控制：BMS慢充和快充控制。
展開 汽車電池熱管理熱失控原因及預(yù)防策略介紹（附視頻教程）
汽車電池?zé)?/em>失控是指電池在特定條件下，?內(nèi)部溫度急劇上升，?導(dǎo)致電池無法控制地進(jìn)入不可控狀態(tài)，?嚴(yán)重時可能引發(fā)電池自燃甚至爆炸。?這種狀態(tài)通常由幾個關(guān)鍵因素引起，?包括過熱、?過充、?內(nèi)短路和碰撞等。?當(dāng)電池的熱失控達(dá)到一定溫度后，?電池內(nèi)部的溫度會直線上升，?從而導(dǎo)致燃燒爆炸。
我們時不時會在新聞中看到電動汽車起火的事故，電動汽車起火事件中，很多時候都與汽車電池有關(guān)。作為電動汽車的“心臟”，電池組的設(shè)計、制造、使用和維護(hù)等環(huán)節(jié)都可能存在安全隱患。一旦電池出現(xiàn)問題，就可能殃及其他。
所以今天我們就來剖析一下汽車電池?zé)?/em>失控的那些事。
part1「汽車電池?zé)?/em>失控原因」
汽車電池?zé)?/em>失控的原因主要包括過充電、?過放電、?過負(fù)荷、?外部短路、?內(nèi)部短路、?絕緣性下降以及電芯熱失控。?
過充電和過放電：?長時間充電電流過大或電壓過高，?或動力電池長時間處于過度放電狀態(tài)，?都會導(dǎo)致電池內(nèi)部壓力過大，?進(jìn)而引起電池內(nèi)部溫度升高，?最終引發(fā)熱失控。?
過負(fù)荷：?電動汽車動力電池在使用過程中若長時間處于過載狀態(tài)下，?也會造成熱失控。?
外部短路和內(nèi)部短路：?短路故障通常由于過充電和過放電導(dǎo)致，?電池內(nèi)阻增大后，?電解液分解出氣體，?引起氣體膨脹和爆炸，?產(chǎn)生大量熱量，?導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度迅速升高，?進(jìn)而引起熱失控。?
絕緣性下降：?電池絕緣性能下降，?可能導(dǎo)致電池內(nèi)部短路，?從而引發(fā)熱失控。?
電芯熱失控：?電芯熱失控是導(dǎo)致電動汽車動力電池?zé)?/em>失控的主要原因之一，?涉及到電池內(nèi)部壓力過大和溫度升高的問題。?
part2「為何汽車電池?zé)?/em>失控?zé)o法預(yù)測」
汽車電池?zé)?/em>失控?zé)o法預(yù)測的原因主要在于電池內(nèi)部復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)和物理過程的難以預(yù)測性，?以及外部條件對電池安全性的影響。?
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