關于新能源汽車電池熱管理系統(tǒng)分析,你知道嗎?
什么是新能源汽車電池熱管理系統(tǒng)?隨著全球多樣化的發(fā)展,我們的生活也在不斷變化著,包括我們接觸的各種各樣的電子產(chǎn)品,那么你一定不知道這些產(chǎn)品的一些組成,比如新能源汽車電池熱管理系統(tǒng)。
隨著制造業(yè)的快速發(fā)展,中國汽車工業(yè)面臨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、降低排放、能源危機和低碳發(fā)展的挑戰(zhàn),發(fā)展新能源汽車已經(jīng)成為降低汽車工業(yè)石油依賴和排氣污染的唯一途徑,中國政府為了推進新能源汽車工業(yè),發(fā)布了一系列發(fā)展規(guī)劃、財政補貼和稅務鼓勵計劃,促進新能源汽車行業(yè)的發(fā)展。
電池組是電動汽車上裝載電池組的重要儲能裝置,是混合移動/電動汽車的關鍵部件,其功能直接影響混合移動/電動汽車的功能。現(xiàn)在電池普遍存在比能量和比功率低、循環(huán)壽命短、使用性能受溫度等缺點。由于車輛空間有限,電池運行過程中積累的熱量會造成地面溫度不均勻,影響電池單體的均勻性。這樣會降低電池的充放電循環(huán)功率,影響電池的功率和能量發(fā)揮。在嚴重情況下,還會導致熱失控,影響系統(tǒng)的安全性和可靠性。為了使電池組發(fā)揮最佳的功能和壽命,要對電池進行熱處理,將電池組的溫度控制在合理的范圍內(nèi)。
電池組是電動汽車的主要儲能部件,由鋰電池組成,直接影響到電動車的性能。由于車輛上裝載電池的空間有限,正常運行所需的電池數(shù)目也較大,電池會以不同倍率放電,并以不同生熱速率產(chǎn)生大量熱量,再加上時間累積以及空間影響將會聚集大量熱量,從而導致電池組運行環(huán)境溫度情況復雜多變。電池包內(nèi)溫度上升嚴重影響電池組的電化學系統(tǒng)的運行、循環(huán)壽命、充電可接受性、電池包功率和能量、安全性和可靠性等。如果電動汽車電池組不能及時散熱,將導致電池組系統(tǒng)的溫度過高或分布不均勻,其結(jié)果將降低電池充放電循環(huán)效率,影響電池的功率和能量發(fā)揮,嚴重時還將導致熱失控,影響系統(tǒng)安全性與可靠性;另外,由于發(fā)熱電池體的密集擺放,中間區(qū)域必然熱量聚集較多,邊緣區(qū)域較少則增加了電池包中各單元之間的溫度不均衡,這將造成各電池模塊、單體性能的不均衡,最終影響電池性能的一致性及電池荷電狀態(tài)(SOC)估計的準確性,影響到電動汽車的系統(tǒng)控制。
短期,溫度過高,鋰電池存在損壞以及熱失控的風險。鋰電池負極SEI膜的溶解起始溫度在90℃左右(不同型號電芯有差別),一旦保護膜開始溶解,工作以外的自生熱過程就此開啟,電池進入了熱失控預備階段。在這個短暫的時間窗口內(nèi),不能有效降低電池溫度,熱失控就會發(fā)生。
為了解決電池熱處理過程中流動系統(tǒng)之間的復雜耦合問題,可以使用Dymola軟件的蒸發(fā)循環(huán)庫、液冷庫和電池庫建立一維仿真模型。對整個模型系統(tǒng)進行仿真,分析不同系統(tǒng)之間的耦合,從而結(jié)束對復雜系統(tǒng)的控制。
長期,長時間工作在較高溫度狀態(tài),即使沒有沖破隔膜溶解溫度,電池的老化過程也會被加劇。電化學反應過程中,物質(zhì)活性隨著溫度的升高而變強。電池充放電的反應過程更加活躍,表現(xiàn)為內(nèi)阻變小。同時,副反應也跟著增強,正負極材料的溶解、電解液自身分解過程都會加劇。
在研究設計過程中,一定會有這樣或著那樣的問題,這就需要我們的科研工作者在設計過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗,這樣才能促進產(chǎn)品的不斷革新。