熱管理之——電動車熱管理特性

2017-03-31 by:CAE仿真在線來源:互聯網

一、電池熱管理系統(BTMS)

電池的熱管理系統是電池管理系統的重要組成部分,其主要功能是通過風扇等冷卻系統和熱電阻加熱裝置使電池溫度處于正常的工作溫度范圍。電池內發生復雜的電化學反應,會產生熱量使電池發熱,而溫度對電池性能、壽命、安全等均有重要影響。

電動汽車電池的容量,會隨電池運行環境的降低而發生縮減,而且電池充放電效率降低,從而會導致鋰電池在低溫下充、放電慢,充不滿等情況。

電池長時間處于惡劣熱環境中,影響性能和壽命;電池箱內溫度場溫度分布不均勻將造成電池模塊和單體性能不均衡,影響性能的同時,熱風險大大增加。所以,電池系統溫度過高時,需進行降溫;溫度過低時,需進行升溫。

電池熱管理系統功能

① 電池溫度的準確測量和控制

② 電池的散熱和通風

③ 低溫條件快速升溫

④ 有害氣體的有效通風

⑤ 保證電池組溫度場均勻分布

電池熱管理系統關鍵技術

① 確定電池最優工作范圍

② 電池溫度場計算及溫度預測

③ 傳熱介質選擇

④ 熱管理系統散熱結構設計

⑤ 風機與測點溫度的匹配及選擇

按照冷卻介質,可分為風冷模式和水冷模式:

風冷模式

主要是強制冷風流經電池表面進行換熱冷卻。這種方案受外界環境影響比較大,特別是高溫天氣下,需要從乘員艙引入冷風,換熱效率比較低;因入口風溫比較難控制,故電池溫度也比較難控制。

水冷模式

系統組成:

主要包括電子水泵,換熱器,電池散熱板,PTC加熱器、膨脹水箱。

工作過程:

電池需要冷卻時,電池通過散熱板與冷卻液進行換熱,加熱后的冷卻液被電子水泵送入換熱器內,在換熱器內部一側通入制冷劑,一側通入冷卻液,兩者在換熱器內充分換熱,熱量被制冷劑帶走,冷水流出換熱器在流入電池,形成一個循環;電池需要加熱時,關閉制冷回路,開啟PTC加熱器,冷卻液被加熱后送入電池內部,通過散熱板加熱電池。此種方案系統比較復雜,成本比較高。