有轨电车用动力电池热管理系统设计

动力电池的实际应用中,一般要综合考虑温度对电池性能和循环寿命的影响,以便确定电池工作的最优温度范围,保证在此温度范围内,电池能够获得性能和寿命的最佳平衡。本文开展了动力电池箱体结构设计、基于纳米材料的动力电池热管理设计、基于相变材料的动力电池热管理设计、动力电池温度监控系统设计、动力电池温升测试实验等研究工作。根据实验结果给出了有轨电车用动力电池热管理方案,能够保证动力电池在允许的温度范围内工作,有效防止电池热故障引发的安全问题。主要研究成果如下:(1)构建了双层结构箱体以及在箱体内增加隔热材料的设计方案,并进行了相应的实验验证。在不同的充放电工况下,测试了有轨电车用动力电池温度变化情况,验证了动力电池散热器涂布纳米材料设计方案的有效性,确保了动力电池在最佳温度范围内工作。(2)在不同的充放电工况下,测试了有轨电车用动力电池在自然通风、引空调风、相变材料、引空调风+相变材料这四种温度控制方案下,动力电池的温度变化情况,验证了基于相变材料的动力电池热管理设计方案的有效性,能够保证在有轨电车样车使用过程中动力电池安全可靠。(3)设计了一种动力电池温度监控系统,既能在高温时给动力电池散热,又能在低温环境下通过电加热的方式保证动力电池的正常工作,同时该系统兼具显示、报警等功能。进行了有轨电车用动力电池温升实验,研究了动力电池箱体内部温度分布规律与动力电池温度变化规律,对中高温环境下动力电池热管理方案进行了全面评估。实验结果表明,本文所设计的动力电池热管理系统方案能够满足有轨电车样车的热管理需求。