動(dòng)力電池?zé)峁芾碓O(shè)計(jì)研究探討

大家好，小科來為大家解答以上問題。動(dòng)力電池?zé)峁芾碓O(shè)計(jì)研究探討這個(gè)很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、第四章：動(dòng)力電池?zé)峁芾碓O(shè)計(jì)研究探討

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

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

4、一個(gè)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(zhǎng)電池的使用壽命，監(jiān)控電池組和電池的每個(gè)單體電池的運(yùn)行狀態(tài)，有效防止電池組自燃，實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件的預(yù)警，為確保安全贏得時(shí)間。

5、作者對(duì)電池管理系統(tǒng)開發(fā)過程中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了梳理，為動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、測(cè)試和生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。

6、該計(jì)劃分為五章，對(duì)電池管理系統(tǒng)開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了梳理。今天，我們來談?wù)劦谒恼拢瑒?dòng)力電池?zé)峁芾碓O(shè)計(jì)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(duì)電池狀態(tài)參數(shù)的估計(jì)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(jì)對(duì)電池運(yùn)行起著重要作用。

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

11、動(dòng)力電池的發(fā)熱機(jī)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(dāng)電池溫度低于70時(shí)，電池?zé)崃恐饕山苟鸁岷蜆O化熱組成。當(dāng)電池溫度上升到70以上時(shí)，反應(yīng)熱大大增加，占電池?zé)崃康闹饕糠帧?/p>

14、圖2電池?zé)崃康闹饕M成部分

15、動(dòng)力電池的傳熱機(jī)理

16、根據(jù)熱力學(xué)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(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射。

17、對(duì)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(fù)極材料和隔膜的多孔結(jié)構(gòu)，電解液往往處于靜止?fàn)顟B(tài)，熱對(duì)流幾乎忽略不計(jì)。

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(dǎo)方式是熱傳導(dǎo)。

21、因?yàn)殡姵貎?nèi)部的導(dǎo)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(dǎo)熱情況。但我們可以改變電池表面與外界熱對(duì)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(jì)更高效的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。

22、單電池?zé)崮Ｐ偷慕⒑万?yàn)證

23、建立單節(jié)鋰離子電池的熱模型對(duì)模擬電池在充放電過程中的實(shí)時(shí)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(dǎo)熱系數(shù)、密度、生熱率來計(jì)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(chǎng)。

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?zé)崮Ｐ湍軠?zhǔn)確模擬電池表面的溫度場(chǎng)變化。

27、圖4電池充放電表面溫升試驗(yàn)

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(fēng)冷、液冷和相變材料冷卻。

30、風(fēng)冷，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無泄漏風(fēng)險(xiǎn)，成本低。

31、然而，缺點(diǎn)是與電池壁的熱交換系數(shù)低

32、另一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)是它不消耗電池能量。

33、相變材料成了動(dòng)力電池粉。

目前針對(duì)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(duì)相變材料的發(fā)展方向存在兩個(gè)趨勢(shì)：

◎采用調(diào)整成分比例進(jìn)行提升導(dǎo)熱材料效率。

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

總結(jié)：

1.基于相變材料的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)，但是相變材料的潛熱存儲(chǔ)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(jìn)行。

2. 進(jìn)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(duì)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(duì)電池管理安全性能，還需要大量的試驗(yàn)研究，當(dāng)以上問題措施失效時(shí)，電池管理系統(tǒng)能夠及時(shí)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(diǎn)研究方向。

審核編輯 ：李倩

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