《新能源汽车控制技术》课件 模块六任务3 动力蓄电池热管理系统检测

©方能演亦《新能源汽车控制技术》模块六

动力蓄电池管理控制技术任务3动力蓄电池热管理系统检测动力蓄电池管理系统的认知

学习目标1.知识目标（1）了解动力蓄电池热管理的重要性。（2）掌握动力蓄电池进行散热、加热的方法的方法。2.技能目标（1）能在车辆上指出动力蓄电池热管理系统部件。（2）能检测PTC加热水泵、三通电磁阀、热交换器电磁阀3个电器组件的供电电压并分析异常。3.素养目标（1）培养学生良好的安全意识与团队合作意识。（2）以工匠之心筑质量之魂，培养学生爱岗敬业的劳动态度。（3）培养—丝不苟的工作作风与责任担当的职业素养。动力蓄电池管理系统的认知任务描述

一辆2018款吉利帝豪EV450电动汽车出现动力蓄电池温度过高故障。你知道电动汽车为什么需要动力蓄电池热管理系统吗?你知道动力蓄电池热管理系统的类型和工作原理吗?请你对动力蓄电池热管理系统水泵、三通电磁阀不工作的故障进行诊断与排除。动力蓄电池管理系统的认知一、电池热管理的重要性动力蓄电池是电动汽车的能量来源，在充、放电过程中由于电池阻抗的存在，电流通过电池时会导致电池内部产生热量。另外，电池内部的电化学反应也会产生一定的热量，从而导致电池的温度上升，而温度升高会影响电池的很多工作特性参数，如内阻、电压、SOC、可用容量、充放电效率和电池寿命等。温度对电池的循环寿命有很大的影响。研究表明，同一款电芯，当温度上升10℃时，电芯的循环寿命下降了近50%。电池热效应问题也会影响到整车的性能和循环寿命，因此，做好电池的热管理对电池的性能、寿命乃至整车行驶里程都十分重要。动力蓄电池管理系统的认知二、电池热管理技术1.空气冷却空气冷却是以空气为介质，利用空气中的热对流，使得电池与空气直接交换热量，从而降低电池温度的一种散热方式。动力蓄电池管理系统的认知1.空气冷却空气冷却是目前较成熟的冷却方案，它具有成本低、能耗低、技术成熟等优点，并且控制也较容易；由于整个冷却系统的结构不复杂，后期的维护既容易也便宜。缺点是冷却效果受环境温度影响较大。在炎热的夏天，散热效率较低。在冬天，如果蓄电池需要加热，就需要额外的加热系统，比如在蓄电池间安装电加热膜等。此外，空气冷却的方式对大规模蓄电池组散热的均匀性难以保障，存在部分蓄电池发热量较大、散热效率非常低的问题，影响了整个动力蓄电池组的安全性。空气冷却在新能源汽车蓄电池热管理行业中，并不是最佳的冷却方式。动力蓄电池管理系统的认知2.动力蓄电池液冷技术动力蓄电池液冷技术是热管理技术中的一种，该技术通常使用换热系数高的冷却液，使电池与冷却液进行热交换，从而降低电池温度。与空气冷却相比，传热系数更高｡电动汽车的液冷系统可以根据绝缘液体与电池的接触形式，分为直接接触和间接接触｡将电池单体或模块沉浸在液体中进行热交换的形式为直接接触形式；另外，也可在电池模块间设置冷却通道，或在电池底部采用冷却板，动力蓄电池的热量通过冷却板再传递到冷却液，这种液冷形式为间接接触｡两种形式对液冷系统的气密性要求较高｡此外，对机械强度要求较高，需要保证耐振动性以及冷却系统的寿命要求｡动力蓄电池管理系统的认知电动汽车液冷系统主要由冷却液､冷却板､电子水泵､温度传感器､散热器等组成。动力蓄电池管理系统的认知国内外的典型产品如通用沃蓝达(Volt)､特斯拉(Tesla)等都用到了液冷系统，与沃蓝达的并行流道相比，特斯拉液冷采用串行流道，Tesla液冷结构模拟图和实物图。动力蓄电池管理系统的认知3.相变材料冷却相变材料(PCM)散热技术是利用了相变材料发生相变时会吸收热量的原理，将相变材料围绕着电池组，在一定环境下达到相变温度，相变材料发生相变并吸收电池工作时产生的热量，从而有效避免电池模组温度过高的过程｡动力蓄电池管理系统的认知3.相变材料冷却在实际应用中，考虑到成本问题，大多采用工业石蜡做相变材料，有机相变材料物理化学性质稳定，具有过冷度小、相变潜热较大、热稳定性好等优点，但是导热系数较小，传热能力较差。相比于有机相变材料，无机相变材料具有温度范围广、蓄热性能好、热导率高、成本低等特点，但也存在相分离、过冷度较大和腐蚀等问题。共晶相变材料是由有机和无机组成的混合材料，是一种复合材料，包括无机-无机、有机-有机或者无机-有机相变材料的二元或多元共晶体系，通过混合多种相变材料克服单一相变材料的缺点，使其更好地应用于实际情况。复合相变材料是当下蓄电池热管理材料方面研究的主要方向之一。动力蓄电池管理系统的认知4.热管冷却热管冷却是将热管分为蒸发段､热量传递段和冷凝段，其主要散热原理是通过热管蒸发段吸热将电池包中热量导出，蒸发段热量因形成的压力差通过热管中间段传递到冷凝段散热，进而实现电池包的有效热管理。动力蓄电池管理系统的认知三、BMS的热管理组成及控制方式动力蓄电池热管理系统主要包含动力蓄电池系统BMS、制冷模块、加热模块、膨胀水箱、水温传感器、3个三通管。动力蓄电池管理系统的认知热管理循环回路：膨胀水箱→三通3→空调机组→水泵→PTC→水温传感器→三通2→动力蓄电池包1、动力蓄电池包2→三通1→三通3→膨胀水箱。工作过程：新能源汽车钥匙打到ON档时，BMS控制器开始采集动力蓄电池包1、动力蓄电池包2内的所有电芯温度。当电芯最高温度Tmax≥37℃，BMS控制器发报文给TMS控制器，TMS控制器接收报文后，发送“制冷”指令给空调机组、水泵，水泵、空调机组（压缩机）开启，通过内部的制冷剂（R134a等）对冷却液水温进行冷却，压缩机开启的设定目标水温T=18±1℃，并根据当前水温实时调节压缩机功率。动力蓄电池管理系统的认知动力蓄电池热管理系统的控制策略：（1）当电芯最高温度Tmax处于32～37℃之间时，BMS控制器发报文给TMS控制器，TMS控制器接收报文后，发送“自循环”指令给水泵，水泵开启，空调机组（压缩机）关闭，冷却管路在水泵的作用下处于自循环模式。（2）当Tmax＜32℃，BMS控制器发报文给TMS控制器，TMS控制器接收报文后，发送“关机”指令给水泵，水泵关闭，动力蓄电池通过自身壳体与外界环境进行散热。（3））当电芯最低温度Tmin处于12～15℃之间时，BMS控制器发报文给TMS控制器，TMS控制器接收报文后，发送开机指令给水泵，同时转发报文给加热器控制器，加热器控制器发送“加热”指令给PTC，水泵、PTC开启，冷却液设定目标水温T=40±1℃，开始对冷却液进行加热，热量经过动力蓄电池包1、动力蓄电池包2内部，实现电池包加热。动力蓄电池管理系统的认知知识延伸1.BMS热管理技术当前关键技术（1）热敏电阻技术：通过热敏电阻来检测电池的温度，并将温度数据传递给BMS进行处理。这种方法简单可靠，但受限于热敏电阻的精度和响应速度。（2）热电偶技术：热电偶利用塞贝克效应来测量温度，具有较高的精度和稳定性。然而，其安装和