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动力电池热管理技术:有效控制热失控

时间:2023-08-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:电池系统内部的热和电如果得不到有效的控制,会引起锂离子电池的热失控。

动力电池热管理技术:有效控制热失控

散热系统设计必须通过实验验证之后才能完成设计。实验验证可以分为四大类:功能性测试、可靠性测试、安全性测试和寿命测试。

功能测试主要是用于验证散热系统是否满足设计目标:对于冷却系统,当电池系统在特定温度环境运行工况时,一方面需要验证电池单体的最高温度和电池单体间的最大温差是否满足设计要求,另一方面还需要验证冷却系统的工质(空气、冷却液等)的流场分布和热流场分布是否满足设计要求。

散热系统在安装和使用过程中,有可能会出现安装失效、振动、挤压或者穿刺等现象进而造成散热零部件不能提供相应的功能,在此情形下其可靠性得不到保证。因此,可靠性测试的主要目的就是模拟散热系统在安装和使用过程中是否会出现功能失效的风险,进而采取合理的措施规避这些风险。

电池系统内部的热和电如果得不到有效的控制,会引起锂离子电池的热失控。散热系统在运行过程中会影响电池系统内部热和电的平衡,有时候影响的程度是比较大的,甚至会引起锂离子电池热失控。安全性测试的主要目的就是模拟散热系统对电池内部热和电的影响,是否会危害到电池系统的安全。

2.3.4.1 散热系统性能测试项目

对于具体的风冷散热系统与液冷散热系统,在设计完成后要进行具体的实验验证,首先要明确具体的测试项目。

2.3.4.1.1 风冷系统测试验证

风冷系统设计完成之后,需要进行一系列的测试。这些测试可以归纳为功能性测试、可靠性测试和安全性测试:功能性测试主要是验证电池单体的温升和风道内部的流速等参数是否与设计相符;可靠性测试主要是验证风道、风扇和风扇控制模块在电池系统寿命周期内是否能够可靠地运行;安全性测试主要是验证风冷系统零部件失效时是否引起安全风险。

2.3.4.1.2 液冷系统测试验证

对于液冷系统来说,测试验证是至关重要的。液冷系统的功能、可靠性和安全性等性能最终都需要通过实验进行验证。一般情况下,功能性测试在A样进行,可靠性测试和安全性能测试在B样进行。

(1)功能性测试

表2.13列出了液冷系统功能性测试的项目和参考值,为了与液热的保温系统匹配,表中增加了加热性能测试和保温性能测试。

2.13 功能性测试项目和参考值

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(2)可靠性和安全性测试

表2.14列出了可靠性测试和安全性测试的项目及对应的测试参考。

2.14 液冷系统可靠性测试和安全性测试项目

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2.3.4.2 散热系统性能测试方法(www.xing528.com)

对于动力电池散热系统的冷却性能实验,具体步骤如下:

1)将动力电池系统充满电后,置于高温环境(如50℃)中24h。

2)温度箱保持该温度,启动动力电池系统,并让热管理系统介入,监测动力电池系统最高温度达到30℃时的状态。

3)记录散热系统的工作参数及状态。

4)计算动力电池散热系统的能耗。

对于散热系统温度均匀性性能实验,具体步骤如下:

1)将动力电池系统充满电后,置于特定环境(如40℃)中24h。

2)温度箱保持该温度下,对动力电池进行工况循环测试,同时启动散热系统。

3)记录散热系统的工作时间。

4)计算动力电池散热系统的能耗。

5)将动力电池系统充满电后,置于特定低温环境(如0℃)中24h。

6)温度箱保持在该温度下,对动力电池进行工况循环测试,同时启动散热系统。

7)记录散热系统的工作时间。

8)计算散热系统的能耗。

2.3.4.3 散热系统性能评分

根据以上测试结果,对动力电池系统热管理性能进行评分,并形成性能综合评价结果。评分表的一种设计方案如表2.15所示,将各部分分数相加即得到总分。该分数用于评价动力电池系统热管理性能的优劣,同时各个部分的得分情况也可以反映动力电池系统在各个单方面能力的强弱。

2.15 动力电池系统热管理性能综合评分表

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