电动汽车动力电池热管理技术 中科院理化所

电动汽车电池组热管理系统的关键技术

第22卷　第3期 2005年3月 公　路　交　通　科　技 Journal of Highway and T ransportation Research and Development V ol 122　N o 13 Mar 12005 文章编号:1002Ο0268(2005)03Ο0119Ο05 收稿日期:2004Ο03Ο16 基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)重大专题项目(2003AA501100) 作者简介:付正阳(1978-),男,北京人,清华大学汽车工程系硕士研究生,主要从事电动汽车方面的研究1 电动汽车电池组热管理系统的关键技术 付正阳,林成涛,陈全世 (清华大学　汽车安全与节能国家重点实验室,北京　100084) 摘要:电池组热管理系统的研究与开发对于电动汽车的安全可靠运行有着非常重要的意义。本文分析了温度对电池组性能和寿命的影响,概括了电池组热管理系统的功能,介绍了电池组热管理系统设计的一般流程,并对设计热管理系统提出了建议。文章重点分析了设计电池组热管理系统过程中的关键技术,包括电池最优工作温度范围的确定、电池生热机理研究、热物性参数的获取、电池组热场计算、传热介质的选择、散热结构的设计等。关键词:电动汽车;电池组;热管理系统 中图分类号:T M911141 文献标识码:A K ey Technologie s of Thermal Management System for EV Battery Packs FU Zheng Οyang ,LIN Cheng Οtao ,CHEN Quan Οshi (S tate K ey Laboratory of Autom otive Safety and Energy ,Tsinghua University ,Beijing 100084,China ) Abstract :Research and development of battery thermal management system (BT MS )is very im portant for the operation safety and relia 2bility of electric vehicle (E V )1In this paper ,by analyzing the in fluence of tem perature on the per formance and service life of batteries ,the desired function of a BT MS was outlined ,a procedure for designing BT MS was introduced 1Several key technologies during designing a BT MS were introduced and analyzed ,including optimum operating tem perature range of a battery ,heat generation mechanism ,ac 2quisition of the therm odynamic parameters ,calculation of tem perature distribution ,selection of heat trans fer medium ,design of cooling structure and s o on 1 K ey words :E lectric vehicle ;Battery pack ;Thermal management system 0　引言 能源与环境的压力使传统内燃机汽车的发展面临前所未有的挑战,各国政府、汽车公司、科研机构纷纷投入人力物力开发内燃机汽车的替代能源和动力,这大大促进了电动汽车的发展。 电池作为电动汽车中的主要储能元件,是电动汽车的关键部件[1,2],直接影响到电动汽车的性能。电池组热管理系统的研究与开发对于现代电动汽车是必需的,原因在于:(1)电动汽车电池组会长时间工作 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;(2)电池箱内温度场的长久不均匀分布将造成各电池模块、单体性能的不均衡;(3)电池组的热监控和热管理对整车运行安全意义重大。 清华大学从承担国家“八五”电动汽车攻关项目以来,在电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车关键技术的研究中,积极开展了电池组热管理系统的研究,并在样车上进行了道路试验,目前电池组热管理系统的优化设计与改进工作正在进行中。本文是对前阶段研究工作的总结和今后工作的展望。

特斯拉电动汽车动力电池管理系统解析(苍松书屋)

特斯拉电动汽车动力电池管理系统解析 1. Tesla目前推出了两款电动汽车，Roadster和Model S，目前我收集到的Roadster 的资料较多，因此本回答重点分析的是Roadster的电池管理系统。 2. 电池管理系统（Battery Management System, BMS）的主要任务是保证电池组工作在安全区间内，提供车辆控制所需的必需信息，在出现异常时及时响应处理，并根据环境温度、电池状态及车辆需求等决定电池的充放电功率等。BMS的主要功能有电池参数监测、电池状态估计、在线故障诊断、充电控制、自动均衡、热管理等。我的主要研究方向是电池的热管理系统，因此本回答分析的是电池热管理系统 (Battery Thermal Management System, BTMS). 1. 热管理系统的重要性 电池的热相关问题是决定其使用性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。首先，锂离子电池的温度水平直接影响其使用中的能量与功率性能。温度较低时，电池的可用容量将迅速发生衰减，在过低温度下（如低于0°C）对电池进行充电，则可能引发瞬间的电压过充现象，造成内部析锂并进而引发短路。其次，锂离子电池的热相关问题直接影响电池的安全性。生产制造环节的缺陷或使用过程中的不当操作等可能造成电池局部过热，并进而引起连锁放热反应，最终造成冒烟、起火甚至爆炸等严重的热失控事件，威胁到车辆驾乘人员的生命安全。另外，锂离子电池的工作或存放温度影响其使用寿命。电池的适宜温度约在10~30°C之间，过高或过低的温度都将引起电池寿命的较快衰减。动力电池的大型化使得其表面积与体积之比相对减小，电池内部热量不易散出，更可能出现内部温度不均、局部温升过高等问题，从而进一步加速电池衰减，缩短电池寿命，增加用户的总拥有成本。 电池热管理系统是应对电池的热相关问题，保证动力电池使用性能、安全性和寿命的关键技术之一。热管理系统的主要功能包括：1）在电池温度较高时进行有效散热，防止产生热失控事故；2）在电池温度较低时进行预热，提升电池温度，确保低温下的充电、放电性能和安全性；3）减小电池组内的温度差异，抑制局部热区的形成，防止高温位置处电池过快衰减，降低电池组整体寿命。 2. Tesla Roadster的电池热管理系统 Tesla Motors公司的Roadster纯电动汽车采用了液冷式电池热管理系统。车载电池组由6831节18650型锂离子电池组成，其中每69节并联为一组（brick），再将9组串联为一层（sheet），最后串联堆叠11层构成。电池热管理系统的冷却液为50%水与50%乙二醇混合物。

【CN209683391U】电动车热管理系统及电动车【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920289418.7 (22)申请日 2019.03.07 (73)专利权人 威马智慧出行科技（上海）有限公 司 地址 201702 上海市青浦区涞港路77号 510-1室 (72)发明人 严瑞东　张明　 (74)专利代理机构 北京信诺创成知识产权代理 有限公司 11728 代理人 任万玲 (51)Int.Cl. B60H 1/22(2006.01) B60H 1/00(2006.01) B60H 1/32(2006.01) B60L 58/26(2019.01) B60L 58/27(2019.01)(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称电动车热管理系统及电动车(57)摘要本实用新型实施例公开了一种电动车热管理系统及电动车，其包括：外部换热器、第一节流阀、气液分离器、压缩机、中间换热器、第一水泵和暖风芯体；中间换热器具有热源侧和冷源侧，热源侧与冷源侧进行热量交换；冷源侧内的冷却液经第一水泵抽至暖风芯体，暖风芯体内的冷却液排入冷源侧内；外部换热器的第一进液口与热源侧的第二排液口连接，外部换热器的第一排液口与气液分离器的第三进液口连接，热源侧的第二进液口通过压缩机与气液分离器的第三排液口连接，第一节流阀设置在所述第一进液口与第二排液口的连接管路上。利用本实用新型实施例能够提高供暖效率，降低供暖时的能量消耗，减小电动车耗电量，降低续航里程的衰减幅度，提 高续航里程。权利要求书1页 说明书5页 附图4页CN 209683391 U 2019.11.26 C N 209683391 U

纯电动车热管理系统构建研究

纯电动车热管理系统构建研究 1 引言 一个好的热管理系统是多个系统耦合的复杂系统，是一个包含了电机/电控、电池温控、乘员舱温控的整体系统，不同工况下采用不同的热管理模式，采用不同的控制策略。 例如目前主流的电动汽车针对电池热管理系统采用独立的温控系统，制冷采用电池冷却器（Chiller）中冷媒与水换热，冷水流入电池冷板给电池冷却的方式，而电池加热采用系统中串联的水加热器（WPTC）加热系统循环水，再流入电池换热板给电池采暖。 这套独立的电池温控系统存在以下2个问题。 第一、在环境温度较低，但受工况影响电池需要进行冷却时，例如电池快充或车辆高负荷工况状态下，仍需要启动电动压缩机，通过冷凝器和电池冷却器对动力电池进行冷却，需要消耗更多的电能。 第二、车辆在低温刚启动后，动力电池需要加热保温时，此时需要启动电池加热器（WPTC）进行电池加热，同时电机和电控系统会有散热需求，由于电机/电控系统和电池温控系统相互独立，彼此能量不能相互利用，造成能耗损失。 所以为了提高能耗利用率，需要选用更加优化的系统，希望通过下面的介绍，能够在系统构建，策略制定方面提供参考，制定符合项目要求的最优系统方案。 2 EV整车热管理介绍 常见电动汽车热管理系统由电机电控温控、动力电池温控、乘客舱温控3部分组成。 电机电控温控由电子水泵、低温散热器、补偿水壶、电控单元冷却模块、逆变器冷却模块和驱动电机冷却模块组成。该系统的温控对象为纯电动汽车的电控单元、逆变器和驱动电机。3个温控对象的发热功率，较之传统汽车散热量小，且合适的工作温度相近，因此采用串联进行连接。动力电池温控由电池水冷模块、电子水泵、冷却器、水加热器和冷媒制冷回

动力电池热管理系统性能试验方法

动力电池热管理系统性能试验方法 1 范围 本标准规定了动力电池热管理系统性能的试验方法。 本标准适用于乘用车用动力电池热管理系统，商用车用动力电池热管理系统可以参考。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 2900.41-2008 电工术语原电池和蓄电池 GB/T 19596-2017 电动汽车术语（ISO 8713:2002,NEQ） GB/T 31467.2电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第2部分：高能量应用测试规程QC/T 468-2010 汽车散热器 GB/T 18386-2017 电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法 GB 18352.6-2016 轻型汽车污染物排放限制及测量方法（中国第六阶段） 3 术语和定义 GB/T 2900.41-2008、GB/T 19596-2017中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 动力电池热管理系统 battery thermal management system 综合运用各种技术手段，具备动力电池冷却、加热、保温和均温等功能，保证动力电池在不同环境下正常工作的系统。同时，该系统可以在动力电池发生热失控时提供报警信号，具备安全防护功能。通常，动力电池热管理系统包括主动式热管理系统和被动式热管理系统两种。 3.2 被动式热管理系统 passive thermal management systems 基于热传导、热辐射、热对流等热量传输原理，只依靠冷却或加热流体因为温度因素缓慢流动自然完成热量输入输出交换的热管理系统。该类系统通常适用于单体产热量小于 5W的电池。 3.3 主动式热管理系统 active thermal management systems 基于热传导、热辐射、热对流等热量传输原理，使用耗能部件消耗能量完成热量输入输出交换的系统。主动式热管理系统包括主动空气冷却加热系统和主动液体冷却加热系统两种，根据需要采用流体串行流动和并行流动两种方式实现热交换。 3.4 主动式空气冷却加热系统 Active Air Cooling and Heating Systems 又称风冷系统，利用空气作为热量交换载体控制分配动力电池系统内部温度的系统。该系统通常使用风扇和管道完成空气在电池系统内的流动，分为直接接触式和间接接触式两种。空气可以从电池系统外部进入并排出电池系统外，也可以在电池系统内部循环实现电池冷却或加热功能；若空气仅在电池内部循环，则电池系统内部通常需要有空气冷却装置（通常为空调蒸发器）、空气加热装置和空气循环风扇。该类系统通常适用于单体产热量

电池热管理系统

电池热管理 电池热管理概述 电池热管理系统 (Battery Thermal Management System, BTMS)是电池管理系统（Battery Management System, BMS）的主要功能（电池参数监测、电池状态估计、在线故障诊断、充电控制、自动均衡、热管理等）之一，通过导热介质、测控单元以及温控设备构成闭环调节系统，使动力电池工作在合适的温度范围之内，以维持其最佳的使用状态，用以保证电池系统的性能和寿命。 电池热管理重要性 电池的热相关问题是决定其使用性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。 1)电池能量与功率性能：温度较低时，电池的可用容量将迅速发生衰减，在过低温度 下（如低于0°C）对电池进行充电，则可能引发瞬间的电压过充现象，造成内部短路。 2)电池的安全性：生产制造环节的缺陷或使用过程中的不当操作等可能造成电池局部 过热，并进而引起连锁放热反应，最终造成冒烟、起火甚至爆炸等严重的热失控事件。 3)电池使用寿命：电池的适宜温度约在10~30°C之间，过高或过低的温度都将引起 电池寿命的较快衰减。动力电池的大型化使得其表面积与体积之比相对减小，电池内部热量不易散出，更可能出现内部温度不均、局部温升过高等问题，从而进一步加速电池衰减，缩短电池寿命。 电池热管理系统是应对电池的热相关问题，主要功能包括： 1)散热：在电池温度较高时进行有效散热，防止产生热失控事故； 2)预热：在电池温度较低时进行预热，提升电池温度，确保低温下的充电、放电性 能和安全性；

3)温度均衡：减小电池组内的温度差异，抑制局部热区的形成，防止高温位置处电 池过快衰减，以提高电池组整体寿命。 电池热管理方案 电池热管理方案主要分为风冷与液冷两大类，主要侧重于防止电池过热方面： 1.风冷 该技术利用自然风或风机，在电池包一端加装散热风扇，另一端留出通风孔，使空气在电芯的缝隙间加速流动，带走电芯工作时产生的高热量。风冷方案设计主要考虑电池系统结构的设计，风道，风扇的位置及功率的选择，风扇的控制策略等。风冷是以低温空气为介质，利用热的对流，降低电池温度的一种散热方式，分为自然冷却和强制冷却(利用风机等)。 整车中的电池风冷流道

新能源汽车电池热管理调研报告

1. 新能源汽车电池热管理 1.1 市场情况 汽车热管理主要作用是为驾驶舱提供舒适温度环境，使汽车各部件在适合的温度范围工作。而新能源汽车的热管理包括空调系统、电池热管理、电子设备热管理和电机热管理，整体价值将达到整车的8%-10%左右。由于温度对电池安全、寿命、性能乃至整车续航里程都产生直接影响，因此电池热管理是新能源汽车热管理的核心。 相比传统汽车，新能源汽车电池热管理系统为新增加的系统，为从0到1的增量市场。以乘用车为例，液冷模式下单车价值在1500元左右。液冷模式的电池热管理系统包括电子膨胀阀、冷却板、电池冷却器、电子水泵等价值量较大的部件，系统整体单车价值约为1500元。该情况下，新能源汽车热管理系统价值量有望由传统汽车2000元左右提升至6000元，预估2020年国内市场规模有望达到70亿。 表1 电池热管理系统（液冷）单车价值量拆分 冷却板150 4~6 600~900 电池冷却器200 1 200 电子水泵250~300 1 250~300 电子膨胀阀150 1 150 其他200 合计1400~1700 （来源：长江证券研究所）1.2 电池热管理技术 电池热管理主要分为三个内容： 1）在电池温度较高时进行冷却，防止电池热失控； 2）在电池温度较低时进行加热，确保电池低温下的充电性能和安全性； 3）对电池系统进行保温，提高电池热管理效率，减少热管理能耗。 电池热管理系统的重点在于冷却，且根据冷却介质的不同，可分为风冷、液冷、相变材料冷却三种方式。目前已实现商用的是风冷和液冷，而相变材料冷却方案由于技术尚不成熟，尚未在汽车领域使用，短期内商业化可能性不大。 表1 不同电池冷却方案优劣势对比

纯电动汽车能源系统检修课程标准

《纯电动汽车能源系统检修》课程标准 基本信息： 课程名称：纯电动汽车能源系统检修 课程性质：职业技术课 学分：4 计划学时：64 适应对象：新能源汽车技术 建设团队：该课程团队含一线教师5人，其中高级职称2人；聘请1名具有资深工作经历的企业技师作为兼职教师参与指导实践教学。 第一部分课程概述 本课程是新能源汽车技术专业的专业核心课程。主要知识点是全面系统地介绍新能源汽车新技术。针对本专业的特点，系统阐述了新能源汽车的类型，发展新能源汽车的必要性和新能源汽车发展现状。重点介绍电动汽车用动力电池、电动汽车用电动机、纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车的结构、原理及设计方法等。对天然气汽车、液化石油气汽车、甲醇燃料汽车、乙醇燃料汽车、二甲醚燃料汽车、氢燃料汽车和太阳能汽车的特点、发展现状及趋势也进行了介绍。本课程授予学生新能源汽车构造原理等规律性的知识，使学生具有举一反三的分析能力，对结构原理不断更新的适应能力，为学习后续课程和参加专业实践奠定基础，对于适应地方经济建设的应用性人才培养目标具有十分重要的意义。 第二部分课程目标 总目标：电动汽车用动力电池、电动汽车用电动机、纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车的结构、原理及设计方法。 具体目标： 第一章新能源汽车概述 （一）新能源定义与分类 主要内容： 1.新能源汽车的定义。 2.新能源汽车的分类。 重点：新能源汽车的定义和分类。 难点：新能源汽车的分类方法。 基本要求： 1.掌握新能源汽车的定义。 2.了解新能源汽车的分类方法。 3.掌握新能源汽车的分类。

（二）发展新能源汽车的必要性 主要内容： 1.全球背景下的能源危机。 2.大气环流与环境污染。 3.新能源汽车的优点。 4.发展新能源汽车的必要性。 重点：能源危机。环境污染。 难点：发展新能源汽车的必要性。 基本要求： 1.了解全球背景下的能源危机。 2.了解大气环流与环境污染。 3.掌握新能源汽车的优点。 4.掌握发展新能源汽车的必要性。 第三章纯电动汽车基础 （一）纯电动汽车蓄电池 主要内容： 1.纯电动汽车用动力电池分类。 2.纯电动汽车用动力电池的性能指标。 3.纯电动汽车对动力电池的要求。 4.铅酸蓄电池的分类、结构和特点、工作原理、充放电特性和充电方法。 5.镍氢电池的分类、结构和特点，镍氢电池的工作原理、充放电特性和充电方法。 6.锂离子电池的分类、结构和特点，工作原理，充放电特性和充电方法。 7.燃料电池的发展动态、分类、结构和特点。 8.了解质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、直接甲醇燃料电池、微生物燃料电池和再生型燃料电池的性能特点。 9.了解太阳能电池的分类、特点、发电原理、伏安特性。 重点：铅酸蓄电池的分类、结构和特点；镍氢电池的分类、结构和特点；锂离子电池的分类、结构和特点。燃料电池的分类、结构和特点；燃料电池系统；质子交换膜燃料电池。 难点：铅酸蓄电池的充放电特性和充电方法。镍氢电池的充放电特性和充电方法。锂离子电池的充放电特性和充电方法。 基本要求：

特斯拉电动汽车电池管理系统解析

1. Tesla目前推出了两款电动汽车，Roadster和Model S，目前我收集到的Roadster的资料较多，因此本回答重点分析的是Roadster的电池管理系统。 2. 电池管理系统（Battery Management System, BMS）的主要任务是保证电池组工作在安全区间内，提供车辆控制所需的必需信息，在出现异常时及时响应处理，并根据环境温度、电池状态及车辆需求等决定电池的充放电功率等。BMS的主要功能有电池参数监测、电池状态估计、在线故障诊断、充电控制、自动均衡、热管理等。我的主要研究方向是电池的热管理系统，因此本回答分析的是电池热管理系统 (Battery Thermal Management System, BTMS). 1. 热管理系统的重要性 电池的热相关问题是决定其使用性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。首先，锂离子电池的温度水平直接影响其使用中的能量与功率性能。温度较低时，电池的可用容量将迅速发生衰减，在过低温度下（如低于0°C）对电池进行充电，则可能引发瞬间的电压过充现象，造成内部析锂并进而引发短路。其次，锂离子电池的热相关问题直接影响电池的安全性。生产制造环节的缺陷或使用过程中的不当操作等可能造成电池局部过热，并进而引起连锁放热反应，最终造成冒烟、起火甚至爆炸等严重的热失控事件，威胁到车辆驾乘人员的生命安全。另外，锂离子电池的工作或存放温度影响其使用寿命。电池的适宜温度约在10~30°C 之间，过高或过低的温度都将引起电池寿命的较快衰减。动力电池的大型化使得其表面积与体积之比相对减小，电池内部热量不易散出，更可能出现内部温度不均、局部温升过高等问题，从而进一步加速电池衰减，缩短电池寿命，增加用户的总拥有成本。 电池热管理系统是应对电池的热相关问题，保证动力电池使用性能、安全性和寿命的关键技术之一。热管理系统的主要功能包括：1）在电池温度较高时进行有效散热，防止产生热失控事故；2）在电池温度较低时进行预热，提升电池温度，确保低温下的充电、放电性能和安全性；3）减小电池组内的温度差异，抑制局部热区的形成，防止高温位置处电池过快衰减，降低电池组整体寿命。 2. Tesla Roadster的电池热管理系统 Tesla Motors公司的Roadster纯电动汽车采用了液冷式电池热管理系统。车载电池组由6831节18650型锂离子电池组成，其中每69节并联为一组（brick），再将9组串联为一层（sheet），最后串联堆叠11层构成。电池热管理系统的冷却液为50%水与50%乙二醇混合物。 图 1.(a)是一层（sheet）内部的热管理系统。冷却管道曲折布置在电池间，冷却液在管道内部流动，带走电池产生的热量。图 1.(b)是冷却管道的结构示意图。冷却管道内部被分成四个孔道，如图 1.(c)所示。为了防止冷却液流动过程中温度逐渐升高，使末端散热能力不佳，热管理系统采用了双向流动的流场设计，冷却管道的两个端部既是进液口，也是出液口，如图 1(d)所示。电池之间及电池和管道间填充电绝缘但导热性能良好的材料（如Stycast 2850/ct），作用是：1)将电池与散热管道间的接触形式从线接触转变为面接触；2)有利于提高单体电池间的温度均一度；3)有利于提高电池包的整体热容，从而降低整体平均温度。

电动汽车中的电池能量管理系统

一、前言 电动汽车的应用有效地解决了能源和环境可持续发展的问题。电动汽车的应用前景广阔。但电动汽车尤其纯电动汽车的应用遇到了动力电池的难题，电池的问题体现在两个方面。其一是动力电池比能量不高，影响电动汽车续驶里程的要求，价格太高直接影响电动汽车的初始成本； 其二是电池的性能差，使用寿命低影响电动汽车的使用成本。电动汽车用的电池使用中其性能发挥得如何，除与电池模块自身性能有关外，与其应用的电池能量管理系统的功能有着密切的关系，尤其是电池模块质量不太理想的条件下，应用功能完备的电池能量管理系统其作用就更加突出。借助电池能量管理系统的正常工作会使电池模块的性能得以充分发挥，减少电池模块故障，延长电池模块的使用寿命，增加电动汽车的使用安全感。因此，电动汽车电池能量管理系统的应用备受电动汽车设计者和使用者的重视。 二、电动汽车电池能量管理系统的功能电动汽车，尤其是纯电动汽车中的电池能量管理系统是该车的一种相当重要的技术措施，可以称为电动汽车电池的“保护神”，它起到了对电池性能的保护、防止个别电池的早期损坏、有利于电动汽车的运行，并具有各种警告功能等[1]。由于它参加电池箱内电池模块的监控工作使电动汽车的运行、充电等功能与电池的有关参数（电流、电压、内阻、容量）紧密相连和协调工作。它有计算，发出指令、执行指令和提出警告的功能。各种电池模块虽然有结构和性能上的差异，但它们都具备一些相同或相似的功能。典型的电池能量管理系统应具备如下功能： 2.1 对能量的检测功能 电动汽车在行车过程中，该系统能随时对车辆的能耗进行计算，最终给出该电池箱内电池模块剩余的电池能量值，并通过剩余能量计将数据显示出来，使驾驶人员知道车辆的续驶里程,以便决定如何行驶.在能量允许的条件下使车辆行驶到具有充电功能的地方，补充电量防止半路抛锚。 2.2 对电池工作状态的监测与控制功能 电池能量管理系统按电池箱内安装的传感器提供的信号对电池进行管理。一般情况下，电池箱内有温度传感器及电压、电流和内阻的测量值。由于温度的变化对其他参数都有影响，所以一般都以电池模块的温度来做为控制的指令信号，将测得的温度值与事先设定的温度值进行比较，决定对电池冷却与否。电动汽车能源是很宝贵的，应尽量采用节能元件，所以电池箱内的冷却风扇一般都是采用分级参与工作。这样能做到在保证电池性能的条件下尽量使用小排量的风扇。当第一级风扇工作后尚不能达到要求的温度时，第二级冷却风扇才参与工作，加强冷却。此时电池箱内的温度如果还不能达到要求的工作条件，温度继续升高已达到影响电池模块的正常工作条件，为保护电池模块不受损坏，能量管理系统会发出停止电池模块供电的指令，强行车辆停驶。当电池在充电状态下，能量管理系统会强令充电机停止充电而不损坏电池，由维修人员进行检测排除故障。 2.3 保证充电功能

电动汽车整车电池热管理研究

电动汽车整车电池热管理研究 发表时间：2018-11-17T18:52:14.633Z 来源：《建筑模拟》2018年第24期作者：汪勇[导读] 笔者先分析电动汽车整车电池热管理的意义，再进一步提出电动汽车整车电池热管理的措施。汪勇 身份证号码：3408811992****0113 安徽江淮汽车集团股份有限公司安徽合肥 230000摘要：笔者先分析电动汽车整车电池热管理的意义，再进一步提出电动汽车整车电池热管理的措施。关键词：电动汽车；整车电池；热管理前言： 确保电池组工作在安全区间内，提供车辆控制所需的必需信息，发生意外的情况的时候要及时响应处理，并按照环境温度、电池状态和车辆需求等决定电池的充放电功率等这就是电池管理系统的主要任务。监测电池参数、估计电池状态、在线故障诊断、充电控制、自动均衡、热管理等。是BMS的主要功能。 1 电动汽车整车电池热管理的意义整个电动汽车的使用性能和寿命和安全性等内容直接受到电动汽车的电池热管理问题的影响，因此需要我们着重注意，在电动汽车中，蓄电池往往是重要的动力供应部分，所以如何提高电动汽车整车的性能以及安全性需要从蓄电池入手，蓄电池的温度特性关系着整个电动车的耐久性和使用寿命，常见的锂电池具有多方面的优点，比如循环寿命较长、允许工作温度范围较大、比能大、自放电率低等。所以目前的电动汽车常选用锂电池作为动力电源，在锂离子电池的热管理工作中需要根据锂离子的具体发热方式进行管理，通过对电池包结构的设计来进行热管理的方式和策略的设定，从而实现整个电池组中单体电池之间的串联和合理温度的保障，整个电池组中任何一个电池出现问题都会造成电池组整体的性能下降，所以要分别注重，例如在相同充电的条件下，不同的温差将会出现不同的电池组荷电状态，而电池热管理正是针对电池的热相关问题来进行的技术内容，通过热管理的方式来保障电池的正常动力供应，通常的热管理系统主要是在电池温度较低的情况下做好预热情况，保障低温充电、放电的高效和安全，其次是电池长时间工作之后温度升高，热管理进行有效的散热，避免因为温度过高造成的事故，另外在电池组之间的温度上也要进行均衡，避免产生过大的温度差异，造成局部过热，影响电池组的寿命和安全[1]。 2 电动汽车整车电池热管理的措施 2.1 以锂电池为例现阶段，锂电池是电动汽车运用的电源供应主要方式，所以以锂电池为例，在电动汽车的整车电池管理工作中，锂电池的电池温度对于整个车辆的使用和功率性能有直接的影响，所以需要进行热管理的控制，当温度较低时将造成电池容量的迅速衰减，在电动汽车的运行中不能提供足够的能源，例如在0度以下电池的可用容量大大减少，温度过低的情况还有可能出现瞬间的电压过充问题，出现电池内部锂的析出，有可能引起短路的问题，另外，在锂电池的热相关问题上，电池安全性的问题也与电池热问题相关，在生产和制造的过程中不当操作容易造成电池的局部过热，出现放热反应，严重的甚至造成爆炸、起火等严重事故，出现人员的安全隐患。除了以上问题，在锂电池的存放和工作过程中的环境温度也将影响到电池的寿命，通常而言，在电池的存放和工作过程中最佳温度为 10-30度之间，温度的过高或过低都会造成电池的寿命和安全问题，电力的需求使得动力电池的大型化成为一种趋势，这就更容易造成内部温度的不均匀和局部温度过高的现象，造成电池寿命的问题，电池加速衰减，从而影响到电动汽车的使用，在具体的运行过程中，动力系统必须要及时降低锂离子电池的问题，保障电池的安全性和足够的动力[2]。 2.2 空气强制对流在电池的热管理工作中，散热是一个重要的内容，空气的强制对流是散热的重要方式，将空气作为主要的传热介质，通过空气在模块的穿过来消散热量，从而达到散热的目的，但是空气本身的冷却效果是很小的，这就需要强制的空气冷却方式，运动产生的流动空气带走电池的热量，从而尽可能的降低电池温度，在强制对流的实现中，需要注意的是电池间的散热槽、距离等方面的设计工作，只有做好了科学的散热面积以及电池封装工作才能有效的进行散热工作，通常常见的电池组采用串联和并联式的通道，在仿真结果下对电池的散热性进行研究可以得出热辐射在整个散热过程中占有非常大的比例，所以强化传热是降低温度的有效措施，通过风冷的方式能够有效的进行电池的散热工作，并且结构简单，成本较低，但是同时冷却和加热的速度较慢[3]。 2.3 液体冷却通常在普通的要求下采用空气的流通方式就可以满足基本的散热要求，但是在较复杂的工况和要求下空气对流的方式就不能满足热管理的要求，所以在这种情况下我们通常采用液体冷却的方式，通过液体的方式进行电池组的热交换，常见的采用模块间布置管线或者模块布置夹套的方式，通过液体的沉浸来进行热交换，常见的传热介质包括油、制冷剂、水、乙二醇等，由于液体的导电问题，所以必须采取有效的绝缘措施，避免出现短路的现象，造成严重事故。传热介质的传热速率主要是根据液体的热导率、流动速率、密度、粘度等确定，在相同的流速和条件下，液体的传热速度大大高于空气的传热速度，这是由于液体本身的特点高于空气的导热率，液冷的方式能够热传递效率高、速度快，但是同时也有重量较大、部件较为复杂、保养过程复杂等缺点。通过试验结果可以证明液体的热传递效果大大高于空气介质的传热效果，但是同时系统较为复杂，并联型的混合动力车中只采用空气的冷却方式即可保证散热要求，纯电动汽车由于要求较高则需要液体冷却的方式，通过流道设计的研究可以得出并联流道整体温度要低于串联流道，在具体的设计和应用角度来看，串联流道结构更适用于产品的使用，综合而言整体散热较好，随着电池模块容量的增大，恶劣环境下运行对电池性能的要求越来越苛刻，高效的电池热管理系统极其重要[4]。结语 在电动汽车管理中，要重视整车电池的热管理，在设计不一样的汽车时，要根据不一样的汽车特点选择合适的热管理方式，从而确保电池的动力供应与热管理效果，使电动汽车的寿命与运行质量能得到保证。参考文献：

电池热管理文献综述

锂电池热管理综述 摘要：动力电池作为EV/HEV上的动力元件，它对电动车的行驶里程和经济性以及加速性能都至关重要,因此任何影响电池组的参数都需要进行优化。而电池组内部温度及温度均匀性是保证电池组性能及其使用寿命的最重要前提。该文献研究了锂电池的产热机理以及它在高、低温下的充放电性能并在此基础上研究了现有的电池热管理方式。现有的冷却方式有空气对流，液体冷却，相变材料冷却，热管冷却，空调制冷，冷板冷却等，或者两种及其以上方式相互耦合的方式。目前工程技术上常采用空气冷却和液体冷却两种方式，该文献提出了循环风冷式的热管理方案。但是多种热管理方式耦合的形式是未来适用于各种工况下工作的大功率锂电池热管理的主要研究方向。 关键词：电动汽车；锂电池；发热机理；热管理；

引言 温度是制约电动汽车性能提升的关键因素，高温对动力电池有双重影响。一方面，随着温度上升，电解液活性提高，离子扩散速度加快，电池内阻减小，改善电池性能。另一方面，较高的温度会导致电极降解以及电解液分解等有害反应的发生，影响电池的使用寿命，甚至对电池内部结构造成永久性损坏。研究表明化学反应速率和温度成极数关系，温度每增加10℃，化学反应速率加倍。在45℃的环境温度下工作时，镍氢电池循环次数大约减小60％。在高倍率充电时，温度升高5℃，电池寿命减半。相反在低温环境下，由于电解液活性低，离子扩散速度较慢，电池内阻大大增加，放电容量会显著降低，充电期间内压上升较快，影响电池的使用安全。综上所述，适宜的工作温度为电池良好性能发挥的前提。因此，开发一种行之有效的电池热管理系统，设计一种稳定、高效的电池箱体、电池包的散热结构形式对于提高电池包整体性能具有重要意义。

电动汽车电池管理系统设计方案设计说明

随着能源枯竭和节能工业的发展要求,社会对于环保的呼吁,使得零排放电动汽车的研究得到了很多国家的大力支持.电动汽车的各种特性依赖于它的动力源---蓄电池.蓄电池管理可以提高电池工作效率,保证电池以最佳状态安全运行,延长电池寿命。 1.1电动汽车 目前世界上各种汽车保有量超过6亿辆,汽车的石油消耗量非常大达到每年60~70亿桶,大约可以占到世界石油产量的一半以上.长时间的现代化大规模开采，石油资源日渐枯竭。电能来源广泛，人们对电力的使用也积累了丰富的经验，21世纪电能将会成为各种地面运输工具的主要能源，发展电动汽车是交通工业发展和汽车工业发展的必然趋势。 由于电动汽车的显著特点和优势，各国都在发展电动汽车。 中国：我国早在“九五”期间，就将EV列为重大科技产业工程项目。在广东汕头市南奥岛设立了示范区。清华大学、华南理工大学、粤海汽车改装厂等单位都参与了电动汽车的研发工作，并由丰田汽车公司和通用汽车公司提供样车和技术支持，在示范区进行试验。 德国：吕根岛实验基地是德国联邦教育、科学研究和技术部资助最大的EV 和HEV试验计划，有梅赛德斯-奔驰汽车公司，大众汽车公司，欧宝汽车公司，宝马汽车公司和MAN汽车公司提供的64辆EV和HEV进行试验。 法国:拉罗谢尔市成为第一个设置EV系统的城市,设置12个充电站，其中三个为快速充电站。标志雪铁龙、雪铁龙和PSA集团都参与到了电动汽车建设中。

日本：在大阪市、大发汽车公司、日本蓄电池公司和大阪电力公司共同建立了ＥＶ和ＨＥＶ试验示范区。 1.2电动汽车用蓄电池 根据汽车的使用特点，其实用的动力电池一般应具有比能量高、比功率大、自放电少、工作温度范围宽、能快速充电、使用寿命长和安全可靠等特点。前景比较好的是镍氢蓄电池，铅酸蓄电池，锂离子电池， 1.3电池管理系统（ＢＭＳ） 电池能量管理系统是保持动力电源系统正常应用、保证电动车安全和提高电池寿命的一种关键技术，它能保护电池的性能，预防个别电池早期损坏，利于电动车的运行，具有保护和警告功能。电动汽车的充电、运行等功能与电池相关参数协调工作是通过对电池箱内电池模块的监控工作来实现的，它的功能有计算并发出指令，执行指令，提出警告。电池能量管理系统主要包括：电池状态估计、数据采集、热管理、安全管理、能量管理和通信功能。 （1）数据采集电池管理系统的所有算法、电动车的能量控制策略等都是以采集的数据作为输入，影响电池能量管理系统性能的重要指标是采样速率、精度和前置滤波特性。 （2）电池状态估计电池状态估算包括ＳＯＣ和ＳＯＨ，是电动汽车进行控制和功率匹配的重要依据。在行车过程中系统可以随时计算车辆能耗给出ＳＯＣ值，供能源管理系统进行功率配置和确定控制策略，使驾驶员知道车辆的续驶里程，及时作出决定到充电地点充电防止半路抛锚，ＳＯＨ告诉驾驶员电池的寿命。（3）能量管理在能量管理中，电压、温度、电流、SOC、SOH等作为输入完成这些功能，控制充电过程，用SOC，SOH和温度限制电源系统输入、输出

动力电池热管理及其系统开发

动力电池热管理及其系统开发 2012年03月06日 15:10 来源：《汽车纵横》2011年12月刊文王泰华 新能源汽车的关键技术之一是动力电池，电池的好坏一方面决定着电动汽车的成本, 另一方面决定着电动汽车的续驶里程，这两项也是新能源汽车是否能为广大消费者接受和迅速得到普及的关键因素。所以，围绕动力电池及其应用的研究显得特别有意义。 本文从动力电池的种类和应用入手，分别介绍了它的产热行为和各种热管理方式，然后通过一款混合动力汽车的磷酸铁锂电池应用，对其热管理系统、运行特性等进行分析和探讨，最后提出了后续热管理开发中需要进一步研究的问题。 动力电池种类及应用 作为新能源汽车上的动力电池必须具备一定的条件,首先是安全性，只有安全性达到了一定的标准才能得到应用；其次是制造成本，那些制造成本低且寿命长的电池才有机会作为动力电池；再次，动力电池还要具有高的能量密度和功率密度，这些是电动汽车是否具有高的续驶里程、加速性及爬坡度的一个衡量标准；动力电池还必须能够回收，尽量减小对环境的污染。 根据动力电池的使用特点、要求、应用领域不同, 国内外动力电池的研发种类大致为: 铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、燃料电池等，其中以锂离子电池的发展最值得关注。 锂离子电池具有电压高、比能量高、充放电寿命长、无记忆效应、对环境污染小、快速充电、自放电率低等优点，其发展势头极为迅猛，已广泛应用笔记本电脑、移动电话、录像机、小型医疗保健设备、摩托车、自行车等领域，而在航空、航天、航海和军事领域的应用研究也正在积极开展和深入，在电动汽车领域目前已成为主要的动力源。 锂离子电池的技术发展呈现出多方向并举的局面，主要在于所采用的正极材料的不同。因为正极材料的性能将很大程度地影响电池的性能。同时正极材料也直接决定电池成本的高低。目前已批量应用于锂电池的正极材料主要有钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂以及磷酸铁锂。但由于钴金属储量少、价格昂贵，而且作为动力电池其安全也存在问题, 目前应用最为广泛的是锰酸锂电池和磷酸铁锂电池。

动力电池热管理系统组成及设计流程

动力电池热管理系统组成及设计流程 动力电池是电动汽车的能量来源，在充放电过程中电池本身会伴随产生一定热量，从而导致温度上升，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。 电池热效应问题也会影响到整车的性能和循环寿命，因此，做好热管理对电池的性能、寿命至整车行驶里程都十分重要。接下来，就从电池热管理系统及设计流程、零部件类型及选型、热管理系统性能及验证等几个方面来和大家聊一聊： 动力电池热管理必要性 1、电池热量的产生 由于电池阻抗的存在，在电池充放电过程中，电流通过电池导致电池内部产生热量。另外，由于电池内部的电化学反应也会造成一定的生热量。 2、温度升高对电池寿命的影响 温度的升高对电池的日历寿命和循环寿命都有影响。 从上面两个图可以看出，温度对电池的日历寿命有很大的影响。同样的电芯，在环境温度23℃，6238天后电池的剩余容量为80%，但是电池在55℃的环境下，272天后电池的剩余容量已经达到80%。温度升高32℃，电芯的日历寿命下降了95%以上。因此，温度对日历寿命的影响极大，温度越高日历寿命衰退越严重。

从上面两个图可以看出，温度对电池的循环寿命也有很大的影响。同一款电芯，当剩余容量为90%，25℃温度下输出容量为300kWh，而35℃温度下的输出容量仅为163kWh。温度上升10℃，电芯的循环寿命下降了近50%。由此可见，温度对电池的循环寿命有很大的影响。 因此，为了电池包性能的最优化，需要设计热管理系统确保各电芯工作在一个合理的温度范围内。 02 热管理系统的分类及介绍 不同的热管理系统，零部件类型的结构不同、重量不同以及系统的成本不同和控制方式不同，使得系统所达到的性能也不相同。主要有如下五大类：

电动汽车电池管理系统应用与分析讲解

研修班毕业论文 电动汽车电池管理系统应用与分析 授课老师：邓亚东 专业：车辆工程 姓名：石琪 完成日期：2017年6月15日

摘要 随着社会的发展以及能源、环保等问题的日益突出，纯电动汽车以其零排放，噪声等优点越来越受到世界各国的重视，被称作绿色环保车。作为发展电动车的关键技术之一的电池管理系统（ＢＭＳ），是电动车产业纯的关键。，以锂电池为动力的电动自行车、混合动力汽车、电动汽车、燃料电池汽车等受到了市场越来越多的关注。我国对电动车的发展极为重视，早在1992年就把电动车的开发发展列入国家的“八五”重点科技攻关项目，对电池管理系统以及充电机系统进行了长期深入的研究开发，在BMS方面取得很大的突破，与国外水平也较为接近，研制产品在纯电动和混合动力电动车上得到大量使用。但电池管理技术还并不成熟，电动汽车的发展及产业化，对动力蓄电池管理系统将具有巨大的市场需求，同时技术上也将提出更高的要求。 关键词：BMS 纯电动汽车动力电池锂电池 can通讯单片机

Abstract with the oil price, the energy shortage, the increasingly serious urban environment pollution, an alternative to oil development of new energy use more and more attention by governments. In the new energy system, battery systems is one of the indispensable important component. In recent years, with the lithium battery powered electric bicycle, hybrid cars, electric vehicles, fuel cell automobile, by the market more and more attention. The development of electric vehicle in China, a great importance in early 1992, the development of the electric car in national development of "five-year" key torch-plan projects of battery management system, and charging machine system for the long-term in-depth research development, in BMS gained great breakthrough, and foreign level also approaches, the research products in pure electric and hybrid electric vehicle got a lot of use. But battery management technology is still not mature, electric vehicles and the development of industrialization of motive battery management system, with the huge market demand, but technology will also put forward higher request. Keywords:BMS pure electric vehicle power battery lithium batteries can communication microcontroller