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干货 | 动力电池热管理系统组成及设计流程

2018-01-08 09:28来源:海基科技搜狐汽车关键词:动力电池热管理系统电池系统收藏点赞

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03热管理系统设计流程

1、产品开发流程

电池热管理系统的开发流程应与电池包开发流程保持一致。热管理系统的设计贯穿于整个电池包的设计过程中,在整车开发经过A样件、B样件、C样件、D样件以及最后的产品5个阶段,电池热管理参与每个阶段的设计、更改、试制以及验证。

2、热管理开发流程

设计性能良好的电池组热管理系统,要采用系统化的设计方法。电池组热管理系统设计的过程包括如下7个步骤:

04设计过程中的关键技术

1、确定电池工作最优工作温度范围

由于气候和车辆运行条件对电池影响很大,所以设计BTMS时需要确定电池组最优的工作温度范围。目前电动汽车用电池主要有铅酸电池、氢镍电池和锂离子电池。

1)铅酸电池

经研究发现,铅酸电池的寿命随温度增加线性减少,充电效率却线性增加,随着电池温度的降低充电接受能力下降,特别是0℃以下;模块间的温度梯度减少了整个电池组的容量,推荐保持电池组内温度的均匀分布和控制现有铅酸电池温度在35~40℃之间。效率和最大运行功率在-26~65℃范围内增加。

2)氢镍电池

当温度超过50℃时,电池充电效率和电池寿命都会大大衰减,在低温状态下,电池的放电能力也比正常温度小得多。下图是某80Ah氢镍电池不同温度下电池放电效率图,由图中可以看出,在温度高于40℃或者温度低于0℃时,电池的放电效率显著降低。如果仅根据这一限制,此电池的工作运行范围应该在0~40℃之间。

3)锂离子电池

与氢镍电池、铅酸电池相比,能量密度更高,导致生热更多,所以对散热要求更高。锂离子电池最佳工作温度在-20~75℃之间。

铅酸电池、氢镍电池、锂离子电池热管理的必要性取决于各自的生热率、能量效率和性能对温度的敏感性。氢镍电池在高温>40℃)时生热最多、效率最低并且易于发生热失控事故。因此,氢镍电池很需要热管理,很多对氢镍电池进行液体冷却的努力也突出了这一点。

2、电池热场计算及温度预测

电池不是热的良导体,电池表面温度分布不能充分说明电池内部的热状态,通过数学模型计算电池内部的温度场,预测电池的热行为,对于设计电池组热管理系统是不可或缺的环节。通常使用如下公式进行计算:

式中:

a、T是温度;

b、ρ是平均密度;

c、Cp是电池比热;

d、kx、ky、kz分别是电池在x、y、z方向上的热导率;

e、q是单位体积生热速率。

原标题:干货 | 动力电池热管理系统组成及设计流程
投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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