動力電池熱管理設(shè)計研究探討

大家好，小科來為大家解答以上問題。動力電池熱管理設(shè)計研究探討這個很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、第四章：動力電池熱管理設(shè)計研究探討

2、純電動汽車的主要能源是動力電池系統(tǒng)，其性能直接影響整車的經(jīng)濟性、動力性和可靠性。

3、電動汽車與傳統(tǒng)燃油汽車最大的區(qū)別是采用動力電池作為動力驅(qū)動。電池管理系統(tǒng)(BMS)作為連接電池組、車輛系統(tǒng)和電機的重要紐帶，其重要性不言而喻。

4、一個完善的BMS可以有效提高電池的利用率，防止電池的過充過放，延長電池的使用壽命，監(jiān)控電池組和電池的每個單體電池的運行狀態(tài)，有效防止電池組自燃，實現(xiàn)突發(fā)事件的預(yù)警，為確保安全贏得時間。

5、作者對電池管理系統(tǒng)開發(fā)過程中的關(guān)鍵技術(shù)進行了梳理，為動力電池管理系統(tǒng)的設(shè)計、測試和生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。

6、該計劃分為五章，對電池管理系統(tǒng)開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)進行了梳理。今天，我們來談?wù)劦谒恼?，動力電池熱管理設(shè)計研究探討

7、圖1電池管理系統(tǒng)開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)

8、根據(jù)前面的章節(jié)可以發(fā)現(xiàn)，電池溫度對電池狀態(tài)參數(shù)的估計和電池均衡策略有著重要的影響。

9、電池管理系統(tǒng)中電池溫度控制系統(tǒng)的合理設(shè)計對電池運行起著重要作用。

10、因此，我們需要分析電池的發(fā)熱機理和傳熱機理，然后利用單體模型搭建電池組進行仿真設(shè)計，選擇合適的相變材料作為電池運行中的儲熱材料，準確設(shè)計電池組的散熱結(jié)構(gòu)。

11、動力電池的發(fā)熱機理

12、鋰離子電池產(chǎn)生的熱量一般分為四部分：反應(yīng)熱、焦耳熱、極化熱和副反應(yīng)熱。

13、相關(guān)表面當電池溫度低于70時，電池熱量主要由焦耳熱和極化熱組成。當電池溫度上升到70以上時，反應(yīng)熱大大增加，占電池熱量的主要部分。

14、圖2電池熱量的主要組成部分

15、動力電池的傳熱機理

16、根據(jù)熱力學第二定律，哪里有溫差哪里就有傳熱，都是從高溫物體向低溫物體傳遞。熱傳遞的三種基本方式是熱傳導、熱對流和熱輻射。

17、對于鋰離子電池，可能存在這三種傳熱方式。

18、圖3電池的傳熱模式

19、由于鋰電池正負極材料和隔膜的多孔結(jié)構(gòu)，電解液往往處于靜止狀態(tài)，熱對流幾乎忽略不計。

20、電池外殼有包裹材料，不透明，內(nèi)外熱輻射很小。電池的主要傳導方式是熱傳導。

21、因為電池內(nèi)部的導熱特性與其自身因素有關(guān)，我們無法改變電池內(nèi)部的導熱情況。但我們可以改變電池表面與外界熱對流的熱交換介質(zhì)和條件，因此需要考慮電池與外界的熱交換，設(shè)計更高效的電池熱管理系統(tǒng)。

22、單電池熱模型的建立和驗證

23、建立單節(jié)鋰離子電池的熱模型對模擬電池在充放電過程中的實時發(fā)熱具有重要作用。

24、一般工業(yè)上是根據(jù)電池的等效比熱容、導熱系數(shù)、密度、生熱率來計算電池的熱物理參數(shù)。

25、利用仿真軟件(Anasys Fluent軟件)建立鋰離子電池的熱模型，模擬發(fā)熱溫度場。

26、從表面上看，電池的溫升曲線與電池的放電速率成正比，電池熱模型能準確模擬電池表面的溫度場變化。

27、圖4電池充放電表面溫升試驗

28、電池組冷卻模式

29、根據(jù)傳熱介質(zhì)的不同，電池散熱方式主要分為風冷、液冷和相變材料冷卻。

30、風冷，結(jié)構(gòu)簡單，無泄漏風險，成本低。

31、然而，缺點是與電池壁的熱交換系數(shù)低

32、另一個顯著的優(yōu)點是它不消耗電池能量。

33、相變材料成了動力電池粉。

目前針對新型輕質(zhì)形狀穩(wěn)定復(fù)合相變材料，主要成分有石蠟，膨脹石墨，高密度乙烯，碳纖維等，目前針對相變材料的發(fā)展方向存在兩個趨勢：

◎采用調(diào)整成分比例進行提升導熱材料效率。

◎優(yōu)化相變材料的布置及強度，例如通過3D打印蜂窩結(jié)構(gòu)增加強度，并保證在結(jié)構(gòu)優(yōu)化后不改變相變材料的導熱率。

總結(jié)：

1.基于相變材料的電池熱管理系統(tǒng)有很多優(yōu)點，但是相變材料的潛熱存儲有限，在極端情況下，電池產(chǎn)熱無法繼續(xù)吸收，造成熱失控。

39、因此各大電池廠商常用和液冷散熱相結(jié)合方式進行。

2. 進一步提高 BMS安全性能和故障診斷技術(shù)，安全性能包括熱管理的安全和電池高壓安全，如何更穩(wěn)定的控制電池內(nèi)部熱均衡，防止對車輛和駕駛?cè)藛T造成傷害，尤其在車輛受到外力沖擊作用下，對電池管理安全性能，還需要大量的試驗研究，當以上問題措施失效時，電池管理系統(tǒng)能夠及時有效做出判斷和預(yù)警保證人員和車輛的安全性，都將是重點研究方向。

審核編輯 ：李倩

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