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新能源汽車電池熱管理系統(tǒng)分析

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(guān)鍵部件，其功能直接影響混合移動/電動汽車的功能?，F(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)。

電池熱處理的重要功能包括:準確測量和監(jiān)測電池溫度;電池過熱時有效散熱;低溫快速加熱;保證電池溫度場分布均勻;電池冷卻系統(tǒng)與其他冷卻裝置的匹配。

有兩種方法來冷卻電池組:空氣冷卻和液體冷卻。研究表明，風冷方式容易結(jié)束，但電池組溫度梯度變化，不利于電池穩(wěn)定運行。在空調(diào)系統(tǒng)中，冷卻劑與制冷劑之間進行熱量交換的液體冷卻逐漸成為主流。為了科學地解決新能源汽車電池的熱問題，要考慮多系統(tǒng)的相互影響。如圖1所示，電池組冷卻與汽車空調(diào)系統(tǒng)、電機冷卻系統(tǒng)、發(fā)動機冷卻系統(tǒng)等系統(tǒng)之間存在不同程度的耦合。因此在電池系統(tǒng)溫度控制策略中，熱處理應結(jié)合其他系統(tǒng)來分析影響。

治療方法

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。

Dymola軟件擁有豐富的模型庫，選擇基礎(chǔ)庫和商業(yè)庫可以方便的建立電池熱處理系統(tǒng)。蒸發(fā)循環(huán)庫幾乎覆蓋了市場主流的所有制冷劑。考慮元件發(fā)熱和溫度對元件電氣功能影響的基本元件模型，包括電阻、二極管、晶閘管和電動機;傳熱單元模型具有熱容、導熱、對流、輻射、溫度、熱流邊界條件;可用于電池液流管道建模、元件選型、系統(tǒng)功能討論的液體冷卻罐，包括管道、控制閥、恒溫閥、泵、風機、換熱器、膨脹箱等模型;考慮到電池單體的不同以及溫度對電池容量和外部特性的影響，利用電池庫模型可以分析電池的電、熱、壽命等特性。