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新能源汽车电池热管理系统设计

  电池包作为电动汽车上装载电池组的主要储能装置,是混动/电动汽车的关键部件,其性能直接影响混动/电动汽车的性能。目前电池普遍存在比能量和比功率低、循环寿命短、使用性能受温度影响大等缺点。由于车辆空间有限,电池工作中产生的热量累积,会造成各处温度不均匀从而影响电池单体的一致性。从而降低电池充放电循环效率,影响电池的功率和能量发挥,严重时还将导致热失控,影响系统安全性与可靠性。为了使电池组发挥最佳的性能和寿命,需要对电池进行热管理,将电池包温度控制在合理的范围内。

  电池热管理的主要功能包括:电池温度的准确测量和监控;电池组温度过高时的有效散热;低温条件下的快速加热;保证电池组温度场的均匀分布;电池散热系统与其他散热单元的匹配。

新能源汽车电池热管理系统设计

  图1电池热管理关系图

  电池包的冷却有风冷和液冷两种方式。研究表明风冷方式易实现,但电池包温度梯度变化较大,不利于电池稳定工作。通过冷却液与空调系统的制冷剂进行换热的液冷方式逐渐成为主流。对新能源汽车电池热问题的科学管理,需要考虑多个系统的相互影响。各系统之间的影响关系如图1所示,电池包冷却与汽车空调系统、电机冷却系统、发动机冷却系统等多个系统存在不同程度的耦合。这样在做电池系统温度控制策略、热管理时就要同时分析与其他系统的影响关系。

  解决方案

  为了解决电池热管理中,流体系统之间复杂的耦合关系,可以采用Dymola软件的蒸发循环库、液冷库、电池库等搭建一维仿真模型。去模拟整个模型系统,分析不同系统之间的耦合关系,从而实现对复杂系统的优化控制。

新能源汽车电池热管理系统设计

  蒸发循环模型

新能源汽车电池热管理系统设计

基础电气元件模型

新能源汽车电池热管理系统设计

传热单元模型

新能源汽车电池热管理系统设计

  液体冷却模型

新能源汽车电池热管理系统设计

电池库分析模型

  图2   Dymola模型库

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