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分析新能源汽车电池热管理系统

电池组作为电动汽车电池组的主要储能装置,是混合动力/电动汽车的关键部件,其性能直接影响着混合动力/电动汽车的性能。目前,电池通常具有诸如比能量和比功率低,循环寿命短以及受温度影响的使用性能大的缺点。由于车辆空间有限,电池运行过程中产生的热量积聚将导致各处温度不均匀,并影响电池单元的一致性。这会降低电池的充放电循环效率,影响电池的功率和能量,在严重的情况下会引起热失控,从而影响系统的安全性和可靠性。为了使电池组发挥最佳性能和寿命,必须对电池进行热管理并将电池组的温度控制在合理的范围内。电池热管理的主要功能包括:精确测量和监测电池温度;以及电池组温度过高时有效散热;在低温条件下快速加热;确保电池组温度场的均匀分布;电池冷却系统与其他冷却装置匹配。有两种冷却电池组的方法:空气冷却和液体冷却。研究表明,空气冷却方法易于实施,但是电池组的温度梯度变化很大,不利于电池的稳定运行。在空调系统的冷却剂和制冷剂之间进行热交换的液体冷却方法已逐渐成为主流。科学管理新能源汽车电池的热问题需要考虑多个系统的相互影响。各个系统之间的影响关系如图1所示。电池组冷却与汽车空调系统,电机冷却系统和发动机冷却系统等多个系统的耦合程度不同。这样,在进行电池系统的温度控制策略和热管理时,有必要同时分析与其他系统的影响关系。解决方案为了解决电池热管理中流体系统之间的复杂耦合系统,可以使用Dymola软件的蒸发循环库,液体冷库和电池库建立一维仿真模型。为了模拟整个模型系统,分析不同系统之间的耦合关系,以实现对复杂系统的控制。图2 Dymola模型库Dymola软件具有丰富的模型库,可以使用基本库和商业库轻松构建电池热管理系统。蒸发循环库涵盖了市场上几乎所有主流制冷剂,并具有基于结构建模的准确的两相流模型和热交换器模型;电阻器,二极管,晶闸管,电动机等基本元件模型;具有热容量,热传导,对流,辐射,温度,热流边界条件等的传热元件模型;可用于电池液流管道建模,组件选择和系统性能研究的液体冷库包括管道,控制阀,恒温阀,泵,风扇,热交换器,膨胀罐等模型;考虑电池单元的差异以及温度对电池容量和外部特性的影响的Modelon电池库可用于分析电池的电,热,寿命等方面。