车用动力电池包内部温湿耦合特性分析

汽车动力电池包内部的潮湿和凝露现象是温湿度耦合作用的结果，它直接影响电池性能、加剧电池失效且可能引发安全事故，但相关的研究工作还未得到足够关注，开展电池包内部温湿度耦合特性的分析工作尤为迫切。基于此，研究相应瞬态数值分析方法，求解电池包内部空间动态变化的温湿度分布情况。首先，分析电池包内部空间和外界环境的气体交换、热量传递过程，建立热湿传递的物理模型，并根据流体运动三大基本守恒定律以及温湿度耦合关系，建立对应的热湿传递数学模型；利用恒温恒湿箱和安装防水透气阀的电池包箱体进行热湿传递试验，验证外界环境动态变化的温湿度对电池包内部温湿度的影响以及电池包内部出现凝露和积水现象的条件；建立电池包及其内部空间的多物理场耦合三维模型，对电池包内外的热湿传递与温湿度耦合过程进行瞬态数值模拟，根据仿真计算结果与试验结果的对比验证模型的可靠性；采用真实气候环境数据定义模型中动态变化的电池包外部环境，从时间和空间分布的角度分析电池包内部温湿度的瞬态计算结果。研究结果表明：所提出的瞬态数值分析方法的可行性佳，得到了外界环境以及电池工作状态的动态变化对电池包内温湿分布、电池表面凝露时长的影响规律。     

基于高比能21700圆形电芯的电池系统安全研究

热失控安全是当下高比能电池及长里程电动汽车产业化必须解决的核心命题。历经十年，江淮汽车基于小容量圆形电芯，研究了热失控发生机理，从电池系统安全设计与验证角度论述热失控防护方案与五层次验证方案，目标实现一颗电芯定向爆喷，模组不发生热扩散，电池包及整车不失火，形成了简称“蜂窝电池”的系统解决方案。基于加热法开展的大量热失控试验验证和市场应用的车辆安全大数据案例分析，实证了“蜂窝电池”热失控防护技术的有效性。     

动力电池热安全虚拟开发

围绕常规预防和应急管控两个维度,建立动力电池热安全虚拟评估方法。常规预防从电热水冷入手,通过CFD流场分析,优化电池包冷却系统性能,通过流固气多物理场耦合分析,对电池包进行温度场分析。针对电池包的使用工况,研究电池包内温度积聚和热量传递,优化电池包热管理控制策略,提升电池整包性能。应急管控基于能量流理念,关注热失控后电池包内的热量传递路径,实现电池热扩散虚拟分析,评估热扩散安全策略的有效性,优化热失控阻隔方案;评估热失控后系统的功能安全,提升电池包热扩散安全性。     

基于某动力电池防水透气防爆阀的仿真研究

文章对某汽车动力电池所使用的防水透气防爆阀进行结构上的说明,并从流体及结构两方面对防爆阀进行仿真分析,以研究防爆阀在工作过程中结构的变化,最终得到了满足设计要求的结论,为设计电池包防爆阀提供了一种可行的研究方法。     

新能源汽车动力电池包生热量仿真分析

某车型电池包箱体空间较小,电池单体的散热效果受结构限制,在极端工况下极易产生电芯高温热失控问题进而影响行车安全。因此在该电池包设计过程中,电芯堆叠热设计就显得极为关键,文章采用Matlab仿真程序,基于戴维南单体电池模型和HPPC测试,完成了某新能源汽车电池包热生热量仿真分析,对比了25℃与40℃环境温度下电池单体在不同工况下的生热性能,为三维电池包热仿真提供必要的输入条件。     

电池模组热扩散精准建模及高效仿真研究

电池系统热失控扩散仿真是电池系统研发过程中的重要环节,其结果能够为电池系统安全设计优化提供指导建议。因此,在满足系统模型精度的前提下,为大幅提高研发效率,非常有必要对热失控扩散的数学模型进行合理简化。本文采用“单体-模组”的研究思路,基于传统热失控试验和数值模拟的结果,构建了以归一性生热方程为核心的简化电池模组热失控扩散模型,研究模型准确性及计算效率。结果表明：简化模型的计算时间为37 min,而相同条件下传统模型的计算时间为90 min左右,在模型精度达到90%的前提下,计算时间缩短了约2/3,显著降低了计算成本。本文的研究对电池包级别的热扩散高效快速仿真提供技术参考。     

电动汽车防火安全策略研究

动力电池热失控是电动汽车安全事故的致命隐患,为了减少电池热失控而引发的一系列电动汽车自燃事故,文章对电动汽车自燃和电池热失控的机理进行分析,从电池包防火能力、电池热失控预警系统、整车非金属阻燃性能几个方面,来提升电动汽车的整车防火安全能力,并对电动汽车的防火安全提出了合理化建议。     

动力电池充电自燃的自动灭火系统设计

基于STC89C51微处理器为核心的单片机,设计开发了一种针对电动汽车充电过程中动力电池包自燃的自动灭火系统。通过温度传感器实时监测动力电池包周围的温度,当电动汽车充电过程中出现电池热失控导致动力电池包温度超过安全温度时,控制系统发出相应的控制指令自动开启灭火装置,同时将温度数据传输至上位机进行显示与储存,并通过声光报警系统提醒充电站工作人员,从而降低电池包自燃后的人员伤亡与财产损失。     

新能源汽车电池热失控事故防护研究

二氧化碳是造成温室效应的主要原因。而汽车燃料中含有碳元素,汽车尾部排气管会排放大量二氧化碳,所以燃油车的大量使用会在一定程度上加剧温室效应。随着全球环境恶化问题的日益凸显,新能源汽车研究和应用将成为未来汽车研发的主要方向。目前,市场上的新能源汽车主要依靠电池发电提供动力,这其中就面临着一个新问题——电池热失控。这种电池热失控可能引发汽车自然等安全事故,所以如何对新能源汽车电池热失控事故进行有效防护就成为研究重点。本文就从电池热现象的阐述出发,分析新能源汽车电池热失控事故,进而提出相关防护措施,以供参考。     

锂离子动力电池模组碰撞失效行为试验研究

随着新能源汽车的快速发展和普及推广,锂离子动力电池的安全性问题日益突出。文章基于电池系统国标检测项目和典型汽车碰撞工况,设计了锂离子电池模组在不同加载速度和不同方向下的挤压试验,分析了锂离子电池模组的复杂力-电特性和失效行为。结果表明:电池模组在低速和高速挤压试验过程中均出现内短路和热失控现象,高SOC电池模组相比于低SOC模组在发生热失控后更容易起火燃烧。高速冲击工况下电池模组发生内短路时的侵入量比低速工况时小,说明电池模组的损伤容限随着加载速度的提高而降低。电池模组在碰撞工况下的力学特性及安全性具有典型的方向性。电池模组X方向的抗冲击能力相比Y向和Z向更强,但因电池单体堆叠热量积聚使得模组热失控更严重。研究结果为模组耐撞性能提升和整车电池碰撞防护设计提供了重要参考依据。     

电动汽车电池包热管理系统设计方法

电池包的热管理是电动汽车和混合动力电动汽车在所有气候条件下有效运行必不可少的。文章介绍了电池组热管理系统的功能,电池组热管理系统设计的一般流程和采用的方法,分析了温度对电池组性能和寿命的影响。指出按照合理有序的步骤和方法设计,能更加有效地设计出合理的热管理系统,提高电池包的性能和寿命周期,并缩短设计周期,避免不必要的重复工作。     

锂离子动力电池系统热失控扩展特性试验研究

锂离子动力电池系统热失控扩展是造成电动汽车火灾事故的主要原因之一,文章以由圆柱形锂离子电池构成的动力电池系统为试验对象,采用加热触发单个电芯热失控的方式,通过采集电芯和模组的电压、温度等特征参数,对电芯热失控及在模组和系统范围内热扩展特性进行分析与研究。试验结果表明,电芯热失控诱发热扩展过程较为短暂,约5 s引发第二节电芯热失控;热失控发生前,触发电芯的负极采样温度高于正极,且负极温变速率平稳;热失控发生后,受正极喷射火焰影响,与之直接串接模组存在更高风险,在热扩展中受影响最大。     

基于往复流风冷的动力锂电池热仿真正交分析

随着电动汽车销量的增加,动力电池的热安全问题日益受到关注,电池温度过高会影响电池的性能,严重时会导致热失控的发生。为研究锂电池的放电特性,探究不同因素对电池组往复流风冷散热的影响规律,基于外接UDF的Fluent仿真计算,利用正交试验,分析了入口风速、冷却空气温度、往复流周期三个参数对电池温度分布的影响规律。研究结果表明往复流周期对电池组温度分布均匀性的影响最大,入口风速对电池组最高温度影响最大,而冷却空气温度影响则相对较小。在此基础上,进一步获得了往复流散热性能的最优匹配参数。     

动力电池热管理系统及其设计流程介绍

从电池热管理系统、热管理系统零部件类型、电池热管理系统设计流程、热管理系统的零部件选型以及热管理系统性能验证等几个方面全面介绍了动力电池热管理系统.对动力电池热管理系统的设计工作有一定的指导意义.     

Two-phase evaporative battery thermal management technology for EVs/HEVs

Electric vehicle’s motor draws power from battery to meet its power demand in different road profiles. Battery high discharged currents are causes of warming battery’s cells. The temperature of 40 ºC and above reduces battery life span. The rationale of fuzzy controlled evaporative battery thermal management system (EC-BThMS) development from this study is to control the battery temperature in the range of 20 ~ 40 ºC both in charging/discharging modes. The proposed system has been developed with estimating the total cooling loads and thermal behavior of the battery cells. A fuzzy controlling system has been introduced with the EC-BThMS to control the electro-compressor and the expansion valve based on the response of battery temperature sensors.A battery pack of 8.6 kWh equipped EV has been operated with 60 km/h on 0 % gradient and 40 km/h on 5 % gradient in IIUM campus while 130 km/h on 0 % gradient and 50 km/h on 3.67 % gradient in Malaysia International Formula circuit to study the battery temperature profile and percentage of battery power saving. Comparison has been made on the performance of EC-BThMS with air cooling battery thermal management system (AC-BThMS) by using same vehicle. Result shows that EC-BThMS can save energy 17.69 % more than AC-BThM 1 and 23 % more than AC-BThM 2.     

电动汽车电池管理系统采集模块的设计

以飞思卡尔的8位单片机MC9S08DZ60、凌力特的长串电池组采集芯片LTC6802为核心部件,设计电动汽车用电池管理系统的采集模块,包括硬件和软件设计,实现电芯电压、温度的实时精确采集功能、SPI及CAN通信功能,并验证该模块的性能有效、可靠。     

电动汽车动力电池均衡方法研究

针对电动汽车动力电池包中单体电池性能差异造成的不良影响，探讨了几种均衡技术。研究了集中均衡，以及分散均衡中的隔离式均衡和非隔离式均衡方法。分析了集中均衡系统和分散均衡系统的适用场合。通过集中均衡器对NiMH电池包的均衡实验，表明均衡不但能缩小电池电压的差异，还能提高电池包的放电容量。     

电动汽车电源管理的基础框架和实施

电池组电源管理系统(BMS)是纯电动和混合动力的电动汽车结构的关键要素。其电源管理的设计要点是确保锂电池效能的最佳化和最高的可靠性和安全性。智能型的方案不仅延长电池组的寿命,也增加了车辆的行驶距离。提供驱动电机电源的锂电池组有数百伏的高电压,对汽车电子系统的电磁兼容性、安全性带来一系列的影响,其可靠的实现方案也是电源管理系统的核心要求之一。