電動汽車電池組主動熱管理系統(tǒng)

電動汽車電池組主動熱管理系統(tǒng)

純電動汽車和插電式混合動力汽車在運行過程中，電池組始終進行著充放電工作。電池組充放電的本質(zhì)是電化學(xué)反應(yīng)，在電化學(xué)反應(yīng)過程中會伴隨著熱量的產(chǎn)生。電池組內(nèi)部累積的熱量越多，電池組溫度就越高。而溫度是影響電池組性能、使用壽命和可靠性的關(guān)鍵因素。因此，對電池組溫度進行熱管理成為獲得電池組更好性能必不可少的部分。傳統(tǒng)電池組的熱管理系統(tǒng)采用風(fēng)冷式方法，該方法依據(jù)電池表面溫度作為風(fēng)機控制量。但是，這種冷卻方法往往造成電池組內(nèi)部各模塊冷卻不均勻，同時由于電池組溫度變化具有滯后性，因而風(fēng)冷式冷卻可能造成電池組過度冷卻。介紹了一種電池組主動熱管理系統(tǒng)，其可以對電池組的冷卻起到改善作用。

建立的電池組主動熱管理系統(tǒng)包括8個步驟：①確定電池單元和電池組的設(shè)計特征和約束；②定義電池單元和電池組及其它模塊產(chǎn)生的熱量和自身熱容量；③定義傳熱介質(zhì)；④對電池組的性能進行初步測試；⑤預(yù)測電池和電池組的熱特性；⑥定義熱管理系統(tǒng)的設(shè)計；⑦定義熱管理控制系統(tǒng)的設(shè)計和集成；⑧測試和調(diào)制熱管理系統(tǒng)。前5個 步 驟 在 Matlab/Simulink和SimScape建模環(huán)境下，通過對松下NCR18650B電池的建模仿真獲得。在第6個步驟和第7個步驟中，通過串聯(lián)式和并聯(lián)式冷卻回路冷卻性能的對比，確定了熱管理系統(tǒng)中并聯(lián)式冷卻回路結(jié)構(gòu)。控制策略設(shè)定為依據(jù)溫度傳感器測量的溫度自動控制冷卻回路的冷卻液的流速。在最后一個步驟中，對熱管理系統(tǒng)的測試和調(diào)制主要通過仿真美國US06高速、高加速度循環(huán)工況，以優(yōu)化出電池組的功率輸出。結(jié)果表明，優(yōu)化后的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)能夠在美國US06高速、高加速度循環(huán)工況下保持電池組溫度處于最佳效率溫度區(qū)間內(nèi)。

Joshua Kurtis Carroll et al. SAE 2016-01-2221.

編譯：王淼