动力电池热管理设计研究探讨

大家好，小科来为大家解答以上问题。动力电池热管理设计研究探讨这个很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

1、第四章：动力电池热管理设计研究探讨

2、纯电动汽车的主要能源是动力电池系统，其性能直接影响整车的经济性、动力性和可靠性。

3、电动汽车与传统燃油汽车最大的区别是采用动力电池作为动力驱动。电池管理系统(BMS)作为连接电池组、车辆系统和电机的重要纽带，其重要性不言而喻。

4、一个完善的BMS可以有效提高电池的利用率，防止电池的过充过放，延长电池的使用寿命，监控电池组和电池的每个单体电池的运行状态，有效防止电池组自燃，实现突发事件的预警，为确保安全赢得时间。

5、作者对电池管理系统开发过程中的关键技术进行了梳理，为动力电池管理系统的设计、测试和生产提供了理论依据。

6、该计划分为五章，对电池管理系统开发中的关键技术进行了梳理。今天，我们来谈谈第四章，动力电池热管理设计研究探讨

7、图1电池管理系统开发中的关键技术

8、根据前面的章节可以发现，电池温度对电池状态参数的估计和电池均衡策略有着重要的影响。

9、电池管理系统中电池温度控制系统的合理设计对电池运行起着重要作用。

10、因此，我们需要分析电池的发热机理和传热机理，然后利用单体模型搭建电池组进行仿真设计，选择合适的相变材料作为电池运行中的储热材料，准确设计电池组的散热结构。

11、动力电池的发热机理

12、锂离子电池产生的热量一般分为四部分：反应热、焦耳热、极化热和副反应热。

13、相关表面当电池温度低于70时，电池热量主要由焦耳热和极化热组成。当电池温度上升到70以上时，反应热大大增加，占电池热量的主要部分。

14、图2电池热量的主要组成部分

15、动力电池的传热机理

16、根据热力学第二定律，哪里有温差哪里就有传热，都是从高温物体向低温物体传递。热传递的三种基本方式是热传导、热对流和热辐射。

17、对于锂离子电池，可能存在这三种传热方式。

18、图3电池的传热模式

19、由于锂电池正负极材料和隔膜的多孔结构，电解液往往处于静止状态，热对流几乎忽略不计。

20、电池外壳有包裹材料，不透明，内外热辐射很小。电池的主要传导方式是热传导。

21、因为电池内部的导热特性与其自身因素有关，我们无法改变电池内部的导热情况。但我们可以改变电池表面与外界热对流的热交换介质和条件，因此需要考虑电池与外界的热交换，设计更高效的电池热管理系统。

22、单电池热模型的建立和验证

23、建立单节锂离子电池的热模型对模拟电池在充放电过程中的实时发热具有重要作用。

24、一般工业上是根据电池的等效比热容、导热系数、密度、生热率来计算电池的热物理参数。

25、利用仿真软件(Anasys Fluent软件)建立锂离子电池的热模型，模拟发热温度场。

26、从表面上看，电池的温升曲线与电池的放电速率成正比，电池热模型能准确模拟电池表面的温度场变化。

27、图4电池充放电表面温升试验

28、电池组冷却模式

29、根据传热介质的不同，电池散热方式主要分为风冷、液冷和相变材料冷却。

30、风冷，结构简单，无泄漏风险，成本低。

31、然而，缺点是与电池壁的热交换系数低

32、另一个显著的优点是它不消耗电池能量。

33、相变材料成了动力电池粉。

目前针对新型轻质形状稳定复合相变材料，主要成分有石蜡，膨胀石墨，高密度乙烯，碳纤维等，目前针对相变材料的发展方向存在两个趋势：

◎采用调整成分比例进行提升导热材料效率。

◎优化相变材料的布置及强度，例如通过3D打印蜂窝结构增加强度，并保证在结构优化后不改变相变材料的导热率。

总结：

1.基于相变材料的电池热管理系统有很多优点，但是相变材料的潜热存储有限，在极端情况下，电池产热无法继续吸收，造成热失控。

39、因此各大电池厂商常用和液冷散热相结合方式进行。

2. 进一步提高 BMS安全性能和故障诊断技术，安全性能包括热管理的安全和电池高压安全，如何更稳定的控制电池内部热均衡，防止对车辆和驾驶人员造成伤害，尤其在车辆受到外力冲击作用下，对电池管理安全性能，还需要大量的试验研究，当以上问题措施失效时，电池管理系统能够及时有效做出判断和预警保证人员和车辆的安全性，都将是重点研究方向。

审核编辑 ：李倩

本文到此结束，希望对大家有所帮助。