纯电动客车动力电池热管理系统开发

动力电池系统(Power battery system)作为新能源汽车中“三大核心”部件之一,有着举足轻重的作用。随着整个行业的发展以及对电池系统的深入理解,越来越多的人将电池系统列为电动汽车零部件之首。不仅仅是因为其居高不下的成本(普遍>1/2整车成本),更因为其功能和性能直接影响到车辆的运行,更有甚者会带来诸多的安全问题。动力电池系统的开发是一个多学科的工程研发过程。其复杂程度,不亚于一辆功能完善的常规汽车开发。电池的热管理系统一直以来被开发人员视为开发流程中的重要组成部分,而且热管理系统的稳定性和安全性直接影响到电池系统的性能,寿命,甚至安全指标。本文针对了某商用车动力电池开发过程,聚焦于该系统热管理系统的开发,综合利用大量的三元锂电池的实验数据,设计出有效的客车动力电池热管理系统。为了更好地认识到热管理系统的重要性和更好地设计锂动力电池热管理系统,本文先从电池的基本特性开始研究,主要研究电池的发热原理,同时还有知道电池的合理工作温度范围,结合电池的使用环境以及发热量预判可以选择最佳的热管理方法。本文主要研究内容如下:(1)了解动力电池的热管理现状,总结分析目前电动汽车使用的锂动力电池种类,热管理的理论方法,热管理的具体应用现状。对热管理的方法进行了比较和分析,研究了锂动力电池组热管理系统研究的手段。(2)对锂动力电池进行发热原理研究,通过电池的充放电实验得出了电池在不同温度,不同电流下的温度变化情况,测得了某型号电池的热特性参数用于热模型计算,同时测得了该电池的热失控特性参数,为后期的热管理工作策略提供阈值。(3)提出了电池热管理设计流程,根据使用环境的要求如何获取工作参数,设计多种方案,分别建立了电池的散热和加热模型,先通过仿真计算电池温场比较出最佳的热管理方法,再计算电池散热的流场,用于得出系统中的压力分布情况,可以选中风量动力源的工作参数,最后得出最佳的热管理设计方案。(4)利用实验室现有设备,建立了热管理的实验系统。对锂动力电池组散热和加热的结构方案进行了验证,证明了热模型建立的准确性和热管理设计的方案合理性。