电动汽车电池热管理系统研究进展
电动汽车电池热管理系统研究
电动汽车电池热管理系统研究
随着电动汽车的普及，电池热管理系统也变得越来越重要。
电动汽车的库仑锂电池在充电、放电和高温环境下会产生大量的热量，而温度变化对电池容量和寿命都有很大的影响。
因此，电动汽车的电池热管理系统需要有效地控制电池的温度，以确保其性能和安全性。
电动汽车的电池热管理系统可以通过多种方式来实现。
最常见的方式是通过液体或空气冷却系统来冷却电池。
冷却系统可以通过流体和空气循环将热量从电池中引出。
此外，还可以使用相变材料来控制电池温度。
相变材料可以吸收电池中产生的热量，从而使电池保持稳定的温度。
另一种常见的热管理系统是使用加热系统来控制电池的温度。
这种加热系统可以在低温环境下加热电池，以保持其性能。
此外，加热系统还可以在冷启动时加热电池，以提高电池性能。
电动汽车的电池热管理系统还可以使用智能控制系统。
这种系统可以实时监测电池的温度和性能，并根据需要自动调整热管理系统的参数。
智能控制系统可以提高电池的效率和寿命，同时确保电池的安全性。
需要注意的是，电池热管理系统不仅仅是为了保持电池的温度稳定。
也需要考虑电池的安全性。
如果电池温度过高，可能会导致电解液膨胀，甚至燃烧或爆炸。
因此，在电动汽车电池热管理系统设计时，需要考虑到电池的安全性，并采取必要的措施保持电池的安全。
总的来说，电动汽车的电池热管理系统对电池的效率、寿命和安全性都至关重要。
从流体冷却到相变材料，从智能控制到加热系统，不同的热管理技术可以根据电池的要求和车辆的使用条件进行组合和设计。
电动汽车电池热管理系统研究
电动汽车电池热管理系统研究电动汽车的出现开启了汽车行业的新篇章，它的环保、节能、低碳等特点受到了越来越多消费者的青睐。
电动汽车的电池热管理系统一直是其技术瓶颈之一，影响着电池的寿命、性能和安全性。
对电动汽车电池热管理系统进行深入研究具有重要意义。
电动汽车的动力系统以电池为能量源，电池的工作温度对其性能、寿命和安全都有着重要影响。
特别是高温环境下，电池的性能会急剧下降，甚至会出现短路、爆炸等安全隐患。
设计一套高效的电池热管理系统对于提高电动汽车的性能、延长电池寿命、保障行车安全具有至关重要的作用。
电动汽车电池热管理系统需要具备快速、精准的温度检测和控制能力。
当电池工作温度超过一定范围时，需要及时采取措施进行降温或者加热，以保持电池温度在安全范围内。
采用高精度的温度传感器和快速响应的风冷、液冷等降温系统是电池热管理系统的核心。
电池热管理系统还需要具备高效的散热能力。
电池在工作过程中会产生大量的热量，如果不能及时散热，就会导致电池温度过高，从而影响电池的性能和寿命。
设计高效的散热结构和系统对于确保电池在长时间高负载工作下能够稳定工作至关重要。
电动汽车电池热管理系统还需要具备智能化的特点。
通过智能控制算法和系统，可以实现根据车速、环境温度、电池状态等因素自适应调节电池工作温度，最大限度地提高电池的性能，并且节约能量。
这就需要引入先进的计算机技术和传感技术，将电池热管理系统变得更加智能和人性化。
为了更好地解决电动汽车电池热管理系统问题，需要进行深入的研究和技术创新。
关键技术的突破和创新将是电动汽车电池热管理系统研究的重点。
提高温度检测和控制精度，开发新型散热材料和结构，优化智能控制算法等方面都需要进行深入研究和实践。
与传统汽车相比，电动汽车电池热管理系统需要满足更高的安全要求。
电池热管理系统的稳定性和可靠性也是需要高度重视的问题。
在系统设计和制造过程中，需要进行充分的可靠性评估和实验验证，以确保电池热管理系统在各种复杂工况下能够稳定可靠地工作。
基于相变材料的电动汽车电池热管理研究进展
基于相变材料的电动汽车电池热管理研究进展发布时间：2022-04-11T11:16:28.680Z 来源：《中国科技信息》2022年1月上作者：吴国伟[导读] 锂离子电池组被广泛应用于电动汽车动力源、电网储能系统和用户侧分布式储能系统等，相比其他储能方式，锂电储能具备高能量密度、高功率密度以及良好的循环性能等显著优势。
车载动力电池的数量往往较多，通过串并联方式密排构成电池组，在复杂的工况下，电池组以不同的倍率放电、以不同的升热速率产生热量，如果热量不能及时散出，加上空间积聚效应，会引起电池温度快速上升甚至引发热失控。
科大国创新能科技有限公司吴国伟摘要：锂离子电池组被广泛应用于电动汽车动力源、电网储能系统和用户侧分布式储能系统等，相比其他储能方式，锂电储能具备高能量密度、高功率密度以及良好的循环性能等显著优势。
车载动力电池的数量往往较多，通过串并联方式密排构成电池组，在复杂的工况下，电池组以不同的倍率放电、以不同的升热速率产生热量，如果热量不能及时散出，加上空间积聚效应，会引起电池温度快速上升甚至引发热失控。
为了给锂离子电池提供良好的热安全保护，电池热管理系统已经开发出多种冷却方式。
基于相变材料的被动冷却方法不需要额外的设备或能耗、结构简单、潜热值高、相变过程中温度稳定，能够有效缓解电池包内的温度均一性问题，与传统热管理方式组合还能进一步提高热管理效率，提供了节能环保方案，未来具有较大的应用前景。
关键词：相变材料；电动汽车；电池热管理；引言随着人们对能源短缺和环境污染的关注，纯电动汽车和混合动力电动汽车的相关研究得到了迅速发展。
众所周知，锂离子电池的安全状态与温度密切相关。
温度会影响化学反应速率和锂离子电池内部各结构的寿命，从而直接影响电池的性能。
锂离子电池作为电动汽车的核心部件，其安全性能直接关系到车辆的安全和生命安全。
在实际应用中，当电池产生的大量热量不能及时传递时，电池内部结构会因温度过高而遭到破坏，这将直接影响电池的性能。
电动汽车的热管理系统研究与应用
电动汽车的热管理系统研究与应用在当今的汽车领域，电动汽车正以其环保、高效的特点逐渐成为主流。
然而，与传统燃油汽车相比，电动汽车面临着一系列独特的技术挑战，其中热管理系统的优化就是一个关键问题。
热管理系统对于电动汽车的性能、续航里程、电池寿命以及安全性都有着至关重要的影响。
电动汽车的热管理系统主要包括电池热管理、电机热管理和电子设备热管理等几个部分。
电池作为电动汽车的核心部件，其性能和寿命在很大程度上取决于工作温度。
当电池温度过高时，不仅会降低充放电效率，还可能引发热失控，从而造成安全隐患；而温度过低时，电池的活性会下降，同样会影响续航里程和性能。
因此，有效的电池热管理系统至关重要。
目前，常见的电池热管理方式主要有风冷、液冷和相变材料冷却等。
风冷系统结构简单、成本较低，但散热效果相对有限，适用于一些小型电动汽车或对性能要求不高的车型。
液冷系统则通过冷却液在电池模组中的循环流动来带走热量，散热效率高，能够较好地控制电池温度，但系统复杂度和成本也相对较高。
相变材料冷却利用材料在相变过程中吸收或释放大量热量的特性，来实现电池温度的稳定，但目前仍存在一些技术难题需要解决，如相变材料的耐久性和传热效率等。
电机作为电动汽车的动力源，在工作过程中也会产生大量的热量。
高效的电机热管理系统能够确保电机在适宜的温度范围内运行，提高电机的效率和可靠性。
对于电机的冷却，通常采用水冷或油冷的方式。
水冷系统通过在电机外壳内设置水道，让冷却液循环流动来散热；油冷系统则利用冷却油直接接触电机绕组等发热部件，具有更好的散热效果，但需要解决油的密封和回收等问题。
除了电池和电机，电动汽车中的电子设备如控制器、充电器等在工作时也会产生热量。
这些电子设备的热管理相对较为简单，一般通过风冷或自然散热的方式即可满足要求。
但随着电动汽车智能化程度的不断提高，电子设备的功率密度也在增加，对于散热的要求也越来越高，未来可能需要更加高效的热管理技术。
电动汽车的热管理系统优化研究
电动汽车的热管理系统优化研究随着环保意识的增强和对可持续能源的需求不断增长，电动汽车在全球范围内的市场份额逐年攀升。
然而，电动汽车的性能和续航里程仍然受到多种因素的制约，其中热管理系统的优化是一个关键问题。
热管理系统对于确保电动汽车的电池、电机和电子设备在适宜的温度范围内工作，从而提高性能、延长使用寿命和保障安全性具有至关重要的意义。
电动汽车的热管理系统主要包括电池热管理、电机热管理和电子设备热管理三个部分。
电池是电动汽车的核心部件之一，其性能和寿命对温度极为敏感。
在高温环境下，电池的容量会下降，内阻会增加，甚至可能引发热失控等安全问题；而在低温环境下，电池的充放电性能会显著降低，影响车辆的续航里程。
因此，电池热管理系统需要有效地控制电池的温度，使其在最佳工作温度范围内（通常为 20℃至40℃）运行。
目前，常见的电池热管理技术包括风冷、液冷和相变材料冷却等。
风冷技术结构简单、成本低，但散热效果相对较差，适用于一些功率较小、对散热要求不高的电动汽车。
液冷技术则具有较好的散热效果，可以实现更精确的温度控制，但系统复杂度和成本较高。
相变材料冷却技术利用相变材料在相变过程中吸收或释放大量热量的特性，来实现电池的温度控制，具有较高的能量密度和良好的温度均匀性，但相变材料的选择和封装等问题仍有待进一步研究。
电机在工作过程中也会产生大量的热量，如果不能及时散热，会导致电机效率降低、寿命缩短甚至损坏。
电机热管理系统通常采用风冷或液冷的方式来降低电机的温度。
风冷技术适用于功率较小的电机，通过风扇将冷空气吹过电机表面来带走热量；液冷技术则适用于功率较大的电机，通过冷却液在电机内部的循环来实现散热。
此外，为了提高电机的散热效率，还可以采用优化电机的结构设计、提高电机的绝缘性能等方法。
电子设备如车载充电器、逆变器等在工作时也会产生热量，这些热量如果不能及时散发，可能会影响电子设备的性能和可靠性。
电子设备热管理系统通常采用风冷或自然冷却的方式来散热。
电动汽车动力电池管理系统研究
电动汽车动力电池管理系统研究在当今环保意识日益增强、能源结构转型加速的背景下，电动汽车凭借其零排放、低噪音、高能效等显著优势，正逐渐成为汽车行业的主流发展方向。
而作为电动汽车核心组件之一的动力电池，其性能和寿命直接关系到车辆的整体表现和用户体验。
为了确保动力电池的安全、高效运行，电动汽车动力电池管理系统（Battery Management System，简称 BMS）应运而生，并在电动汽车技术领域发挥着至关重要的作用。
一、电动汽车动力电池管理系统的功能电动汽车动力电池管理系统就像是电池的“大脑”和“监护人”，承担着多项关键任务。
首先，它要精确监测电池的电压、电流、温度等参数。
通过实时采集这些数据，BMS 能够及时发现电池工作状态的异常，如过压、欠压、过流、过热等，从而采取相应的保护措施，避免电池损坏甚至发生安全事故。
其次，BMS 负责对电池的剩余电量（State of Charge，简称 SOC）和健康状态（State of Health，简称 SOH）进行估算。
准确的 SOC 估算可以让驾驶员清楚了解车辆还能行驶的里程，避免出现电量耗尽而抛锚的情况；而 SOH 估算则能反映电池的老化程度和性能衰退情况，为电池的维护和更换提供依据。
此外，BMS 还要实现电池的均衡管理。
由于电池组中各个单体电池的性能存在差异，在充放电过程中可能会出现某些电池过度充电或过度放电的情况。
BMS 通过均衡电路，对电量较高的电池进行放电，对电量较低的电池进行充电，从而使各个单体电池的电量保持一致，延长电池组的整体寿命。
最后，BMS 与车辆的其他系统进行通信，将电池的相关信息传递给整车控制器，以便对车辆的动力输出和能量回收进行优化控制。
二、电动汽车动力电池管理系统的组成一个完整的电动汽车动力电池管理系统通常由传感器、控制器和执行器三大部分组成。
传感器是 BMS 获取电池信息的“触角”，包括电压传感器、电流传感器、温度传感器等。
电动汽车电池热管理系统在新能源汽车中的应用研究
电动汽车电池热管理系统在新能源汽车中的应用研究新能源汽车作为清洁能源车辆的代表，受到了越来越多的关注和支持。
而电动汽车的电池热管理系统在其中的应用研究也是备受关注的一个热点话题。
电动汽车的崛起使得电池热管理系统的作用变得更加重要，它不仅直接影响着电池的性能和寿命，还关系到电动汽车的安全性和稳定性。
一、电动汽车电池热管理系统的作用电动汽车的电池热管理系统主要包括散热系统和加热系统两部分。
在电池工作时会产生大量的热量，如果不能有效地将这些热量散发出去，就会导致电池温度升高，影响电池的寿命和性能。
因此，电池热管理系统的主要作用就是控制电池的温度，确保电池在适宜的温度范围内工作。
二、电动汽车电池热管理系统的关键技术1. 散热系统技术散热系统是电动汽车电池热管理系统中最重要的部分之一。
常见的散热技术包括空气冷却、液冷却和相变材料等。
空气冷却是目前应用最广泛的散热方式，通过风扇将热量带走。
液冷却则是通过循环流动的冷却液来带走热量，散热效果更好。
而相变材料则是利用相变过程释放或吸收热量，实现温度调节的目的。
2. 温度传感技术温度传感技术是电动汽车电池热管理系统的另一个重要组成部分。
通过在关键位置安装温度传感器，可以及时监测电池的温度变化，并根据需要进行调节。
目前，常用的温度传感技术主要包括热敏电阻、红外线测温和纤维光学测温等。
三、电动汽车电池热管理系统的优势与挑战1. 优势电动汽车电池热管理系统的有效运作可以确保电池在最佳温度下工作，延长电池的使用寿命。
同时，正确的温度管理还可以提高电池的安全性和充放电效率，使得整个电动汽车系统更加稳定和可靠。
2. 挑战然而，电动汽车电池热管理系统也面临一些挑战。
首先，不同型号的电池具有不同的散热特性，需要根据具体情况设计相应的热管理系统。
其次，电动汽车在高速行驶或快速加速时，电池的发热量会急剧增加，散热系统需能够快速响应。
此外，冬季低温环境下的加热系统也需要进行优化设计，以确保电池正常工作。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电动汽车电池热管理系统研究进展 摘要：电动汽车的无( 低 )污染优点,使其成为当代汽车发展的主要方向。电池作为电动汽车唯一的动力来源，其热管理设计对电动汽车工作性能至关重要。本文在对电池热管理系统分析的基础上，从控制系统、材料设计、热管理方式、热管技术、研究方式等方面来阐述电池热管理系统的研究现状及发展趋势。对电池热管理系统的设计具有一定的指导意义。
关键词：电动汽车 电池 热管理系统 Research progress of battery thermal management system for electric vehicles Abstract: the electric vehicle has no (low) pollution advantages, make it become the main direction of the development of modern car. As the only source of electric vehicle, the battery is of vital importance for the electric vehicle performance. Elaborates the research status and development trend of battery thermal management system in this paper on the basis of the analysis of battery thermal management system, from the control system, material design, thermal management and thermal tube technology and research methods. The design of the battery thermal management system has a certain significance. Keywords: electric vehicle; battery; heat management system
0 引言 能源危机和环境污染是当今世界各国面临的两大难题。 电动汽车具有节能 、 环保的优点，成为未来汽车发展的必然趋势。电动汽车电池在工作过程中常因充放电时间过长而产生过充电 、 过放电现象，不仅影响了电池的使用性能，缩短了电池的 使用寿命，而且减少了电动汽车的续驶里程，降低了整车性价比；同时若不能及时精确地采集到单体电池和整组电池包的工作参数（如电压、 电流、 温度、剩余电量等)，还会影响到整车优化控制策略，降低电池安全性能，甚至引发汽车爆炸。电动汽车电池会长时间工在比较恶劣的热环境中 , 这将缩短电池使用寿命、降低电池性能;以至于要综合考虑温度对电池性能和使用寿命的影响以确定电池最优工作温度范围。所以电池组的热监控和热管理对整车运行安全意义重大。从控制系统、材料设计、热管理方式、热管技术、研究方式等方面来改善热管理系统，本文对此进行了归纳总结。 1 电池热管理系统分析 1、1电池热管理系统的功能 为了提高电动汽车电池组的性能, 一方面电池生产商努力开发满足电动汽车使用要求的电池 , 另 一方面电池使用者也通过优化现有电池的使用环境发掘电池的潜能 。 电池组热管理系统是从使用者角度出发 ,用来确保电池组工作在适宜温度范围的整套系统,包括电池箱、传热介质、监测设备等部件.电池组热管理系统有如下5 项主要功能:(1)电池温度的准确测量和监控;(2)电池组温度过高时的有效散热和通风;(3)低温条件下的快速加热,使电池组能够正常工作;(4) 有害气体产生时的有效通风;(5)保证电池组温度场的均匀分布。 1.2确定电池最优工作温度范围
目前电动汽车用 电池主要有铅酸电池、氢镍电池和锂离子电池。铅酸电池应用 到电动汽车上的时间比较久,相关研究比较多。Anderson研究了1984 ～1988 年超过 500 万辆汽车的 SLI 用(启动、照明、点火)电池 , 总结出SLI铅酸电池的寿命随着温度增加线性 减 少 , 然 而充电效率却线性增加。Sharpe 和Conell研究了温度对铅酸电池充电的影响 , 发现随着电池温度的降低充电接受能力下降 , 特别是 0 ℃以下 。 Dickinson 和 Swan评估了几种电动车用 铅酸电池组的性能和寿命,发现模块间的温度梯度减少了整个电池组的容量 , 他们推荐保持电池组内温度的均匀分布和控制现有铅酸电池 温度在35 ～ 40 ℃之间 。Wicks和Doane研究了一种电动车用 铅酸电池的温度相关性能 , 他们发现效率和最大运行功率在-26 ～65 ℃范围内增加 。清华大学的付正阳发现氢镍电池的性能也与温度相关。当温度超过50 ℃时,电池充电效率和电池寿命都会大大衰减 , 在低温状态下, 电池的放电能力也比正常温度小得多。氢镍电池的工作运行范围在0 ～40 ℃之间。锂离子电池与氢镍电池、铅酸电池相比 , 体积比功率更高 , 导致生热更多 , 所以散热也 需要更加有效 。 对锂离子电池的热管理系统研究更多地集中于安全性和低温性能上。锂离子电池工作温度范围为：充电时,－10～45 ℃ ；放电时，－ 30～55 ℃。 2 电池热管理技术 2.1热管理的控制系统结构 随着计算机技术及发动机电控技术的发展，采用电子驱动及 控 制 的 冷却 水泵 、风扇 、节温器等部件,可以通过传感器和计算机芯片根据实际的发动机温度控制运行 ，提供最佳的冷却介质流量，实现热管理系统控制智 能化 ，降低了能耗 ，提高了效率。热管理系统与发动机运行的匹配 技术以及系统优化控制策略的选择问题 智能化热管理系统研发的关键技术。 美国的 The universityof Toxed 大学最早提出BMS系统。在欧洲，德国是电动汽车发展较快的国家，比较成熟的电池管理系统有德国 Mentzer Electronic Gmbh 和 Werner Retzlaff 为首设计的 BADICHEQ 系统及BADICOACH 系统和德国的 B.Hauck 设计的 BATTMAN 系统。加拿大 Zader 研制的电池管理系统由控制器、 监测模块和平衡模块组成，能够监测电池组温度和电压，控制电池单体的充、 放电均衡.长安汽车股份有限公司为混合动力轿车研制的电池管理系统包括采集电路板和主控制电路板两大子系统，具有采集电池总电压和总电流 、热管理 、故障诊断和报警等功能。中南大学研发设计了基于 Android 平板电脑的汽车热管理系统， 采用蓝牙作为数据和控制的通信手段．在国内 ，郭新民等对装载机冷却 系统控制 装置进行了研究 ，该发动机冷却系统中的风扇和水泵由液压马达驱动，利用单片机根据冷却水温度的变化调节电磁比例溢流阀的溢流量以实现冷却风扇和水泵转速的自动调节 。
通过试验及仿真分析结果表明,热管理系统效率很大程度上依赖于系统优化控 制策略 ，控制对象包括水泵转速 、电控节温器阀门开度以及冷却风扇转速等。 制定智能化电控热管理系统控制策略时 ，可根据汽车发动机实际工作和试验情况，使发动机在不同工况下均工作在最佳温度范围 ，缩短暖机和驾驶舱升温时间 ，提高发动机后冷却和驾驶舱后加热能力 。 2.2热管理系统的材料结构与部件结构的设计 针对夏季高温天气，由于长时间高 温热辐射 ，热量进入到电池箱内部 ，导致
电池组温度过高，加上车辆行驶时电池本身发热 ，容易使电池组始终处于高温工作状态。东风汽车有限公司研发了对电池的隔热设计，并通过对电池组设计隔热膜、空调压缩机散热设计、电池系统的半导体散热设计的分析，得出隔热设计可有效减少高温热辐射进入电池箱内部 ，降低电池组温度受外部高温环境的影响 ；在电动汽车行驶过中，隔热材料并未明增加电池组的温升 ；而且相对其他两种设计，隔热设计的热管理效果明显、结构简单、成本低/易于产业化 。
图2 带空调压缩机散热设计的电池系统 2、3热管理的方式 从宏观上讲，电池热管理是对电池系统内部热环境进行控制、调节和利用。其目的是为了使电池工作在一个最佳的热环境 ，充分发挥电池的性能。同时，提供一个能量平衡的环境，实现整车能量的综合利用。具体而言,热管理就是在电池系统中温度过高时，对系统进行降温；在温度过低时，对系统进行升温；在特殊情况下，譬如停车等待过程中，要对系统进行保温。根据热管理的不同应用场合和功能，分为冷却系统、加热系统和保温系统。 2.3.1冷却系统的基本构成与功能 冷却系统是电池热管理系统中最重要的组成部分。 受制于目前技术瓶颈的限制，电池工作的温度环境要满足特定的要求 。譬如磷酸铁锂电池的一般环境温度为-20 ℃～60 ℃。电池在充放电过程中会不断地产生热量，电池系统内部温度很容易超过这一范围，因此一般的电池系统都需要引入冷却系统。根据冷却介质的不同，冷却系统通常可分为空气冷却、液体风冷和相变液冷三种冷却方式。这三种冷却方式的散热能力是依次增强的,同时，冷却系统的结构复杂度也依次增加。由于相变冷却成本比较高，考虑到降低成本的因素，目前工程技术上常采用空气冷却和液体冷却两种方式。
日本丰田公司的混合动力电动汽车Prius和本田公司的Insight都采用了空冷的方式。清华大学和多家单位共同研制的国家863 燃料电池城市客车采用的也是空冷方式 。
除了根据冷却介质区分冷却系统以外，冷却系统也常常分为主动冷却和被动冷却两种形式。通常被动冷却系统直接将电池内部的热空气排出车体，而主动冷却系统通常具有一个内循环系统，并且根据电池系统内部的温度进行主动调节，以达到最大散热能力。一般而言 ，被动冷却形式具有结构简单、零部件数量少、成本低等优点，被广泛用于电池冷却系统设计中 。