I 1 1 1 1 3 3 3 3 3 4 4 4 4 8 8 8 9 11 12 12 13 14 15 17 17 20 20 30 32 32 34 34 35 36 40 40 41 43 44 44 44 45 45 46 46 46 47 47 47 47 48 48 48 49 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 51 51 51 52 52 53 53 53 53 55 55 56 57 58前后1動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)設(shè)計(jì)指南制風(fēng)冷和液冷這三種冷卻方式都是利用冷卻工質(zhì)流過(guò)熱功耗表面時(shí)發(fā)生對(duì)流換熱將熱量和強(qiáng)制風(fēng)冷，但冷卻方式的選擇還應(yīng)綜合考慮系統(tǒng)溫差、最高溫度要求、空間尺寸、IP防表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)[W/(m2.K)]受性、輸出功率、可用能量、安全性和可靠性，因此，為了和壽命，需要引入熱管理系統(tǒng)對(duì)電池進(jìn)行低溫加熱、高溫散溫升以及溫差，從而實(shí)現(xiàn)電池組溫度均勻化，保證電池工作電池衰減速度并消除相關(guān)的潛在安全風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)熱管理系統(tǒng)動(dòng)力電池在運(yùn)行過(guò)程中始終保持在合適的溫度范圍，對(duì)提率、延長(zhǎng)其使用壽命、降低電動(dòng)車輛的成本、保證電動(dòng)車輛的23電池產(chǎn)熱仿真分析溫度及溫差控制要求防護(hù)等級(jí)、電池產(chǎn)熱仿真分析溫度及溫差控制要求防護(hù)等級(jí)、重量、成本等要求選擇合理的熱管理方式最惡劣加熱和冷卻工況對(duì)電池溫度的控制，主要從保證電池循環(huán)壽命和充續(xù)時(shí)間大于60s)，以保證電池快充倍率及時(shí)間需求；乘用車?yán)鋮s電池系統(tǒng)溫差一般不超過(guò)加熱工況下，乘用車溫升速率一般要求≥0.5°C/min，商用車標(biāo)準(zhǔn)箱溫升速率一般要求≥0.5°C/min，系統(tǒng)溫差一般均不超過(guò)8°C，要求嚴(yán)格時(shí)不超對(duì)于液冷系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，電池系統(tǒng)內(nèi)預(yù)留的空間是身可以承重，不需要增加支撐結(jié)構(gòu)，而沖壓液冷板供液冷板與電池之間的預(yù)緊力，支撐結(jié)構(gòu)的厚度4要求8年/80萬(wàn)公里?；诖吮尘?，熱管理系統(tǒng)零部件需要保證在電動(dòng)車壽命周期內(nèi)能夠正根據(jù)模組結(jié)構(gòu)分析模組冷卻及加熱傳熱路徑，明種，一種是加熱和冷卻部件位于模組底部，一種是加液冷回路液冷系統(tǒng)回路設(shè)計(jì)一般遵循“多并少串”原則，降低系統(tǒng)溫差與壓降；加熱膜設(shè)計(jì)遵循PTC并聯(lián)設(shè)計(jì)，硅膠加熱片及PI加琴管釬焊液冷板、沖壓板釬焊液冷板或攪拌摩擦焊液冷板等）和加熱硅膠加熱片或PI加熱膜等）形式。并考慮箱體內(nèi)其它零部件布置及液冷系統(tǒng)零部件可用布式/5式67求8式中，R為熱阻，m2.K/W；δ為厚度，mm；λ為導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m.K)。λ1電池豎直方向?qū)嵯禂?shù)[W/(m.K)]λ2導(dǎo)熱墊導(dǎo)熱系數(shù)[W/(m.K)]9λ3液冷板導(dǎo)熱系數(shù)[W/(m.K)]h循環(huán)液與冷板之q熱傳導(dǎo)過(guò)程中熱流密度[W]通過(guò)電池發(fā)熱功率及傳熱理論計(jì)算，設(shè)計(jì)熱熱器設(shè)計(jì)中，先假設(shè)總的換熱系數(shù)或總的換換熱系數(shù)的方法。故此假設(shè)液冷板內(nèi)循環(huán)液與)公式3.1-2上方電池發(fā)熱垂直向下傳遞；電池的其余部分所發(fā)熱λ4為電池水平方向的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m.K)；H為電池寬度，m；b為液冷板寬度，m；R2為電池與導(dǎo)熱墊之間的接觸熱阻，m2.K/W，一般式中，ρ為流體密度，kg/m3；μ為流體的動(dòng)力粘度，pa.s；p為潤(rùn)濕周長(zhǎng)，即流道壁與流體接觸面的長(zhǎng)度，m。式中，Cp為流體的比熱容，kJ/(kg.K)；μ為流體的動(dòng)力粘度，pa.s；λ為流體的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m.K)。μf為定性溫度為流體溫度時(shí)的流體動(dòng)力粘度，pa.s；μw為定性溫度為壁面溫度時(shí)的流體動(dòng)力粘度，pa.s。hNu通過(guò)電池系統(tǒng)最高持續(xù)充放電倍率，評(píng)估電池總ρ為50%乙二醇水溶液密度，kg/m3;應(yīng)的體積流量，考慮到電池壽命后期直流內(nèi)阻增大，發(fā)熱功率增加，流量設(shè)計(jì)增加10%冗根據(jù)電池包模組排布方式，整個(gè)液冷系統(tǒng)由若干統(tǒng)入口流入，經(jīng)進(jìn)液主管分流至并聯(lián)回路，最后匯流至出液主管，從液冷系統(tǒng)出口流出，為了保證并聯(lián)回路之間冷卻的均勻性，第1~n個(gè)液冷回路所需要的循環(huán)液流量比應(yīng)滿.流量分配調(diào)節(jié)方法：先通過(guò)換熱面積對(duì)流量進(jìn)行各液冷系統(tǒng)進(jìn)行流場(chǎng)仿真分析，優(yōu)化串并聯(lián)回路，通過(guò)方案1：為保證膠水的厚度，采用PC限位條。一般采用1mm厚度，保證膠層的厚度不aBbCc基本尺寸為（D）=A-B-C極限上偏差=1/2a+（-a）/2-（b+（-b）/2-（c+（-c/2）+（a））））））極限下偏差=1/2a+（-a）/2-（b+（-b）/2-（c+（-c/2）-（a-（-a2+（b-（-b））2+（c-（-c））2））1/2最大極限尺寸=D+E最小極限尺寸=D+Fv），rPrNu=0.061（GrPr）1/3，Grδ>4.6×105液冷板和彈性支撐。由于支撐結(jié)構(gòu)是在承受一定壓力和反復(fù)期性交變負(fù)荷作用下，支撐結(jié)構(gòu)會(huì)因疲勞而性能變差，甚至疲勞現(xiàn)象，因此液冷支撐結(jié)構(gòu)選型時(shí)，壓縮應(yīng)力和疲勞損失液冷支撐結(jié)構(gòu)為發(fā)泡硅膠墊和彈簧鋼，如圖3.1-7所示，目前支撐結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)主要根據(jù)整包結(jié)構(gòu)確定電池底部與箱體之間預(yù)留的空間及支撐力1)壓縮比：發(fā)泡硅膠支撐墊常用的壓縮比例為20%~35%，根據(jù)不同支撐墊的壓縮應(yīng),,,σmin>σ>σmax公式,,,,,,,,,,,,,,11,A3指的是導(dǎo)熱墊與模組底部的接觸面積，g指的是重力加速度，9.8N/kg；通常根據(jù)電池包的材料及厚度來(lái)確定電池包耐壓存在高壓狀態(tài)閥未開(kāi)啟而箱體先開(kāi)裂的情況，防爆閥失速率，此時(shí)可以忽略溫差等因素對(duì)氣體體積的影響態(tài)下必須保證排出的氣體超過(guò)電芯產(chǎn)生的氣體，且箱內(nèi)P0——初始?jí)簭?qiáng)，即1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，約101.325KPaTT為了滿足可靠性要求，在箱內(nèi)外壓差低于防爆開(kāi)啟壓良好的粘性、柔性、壓縮性能以及熱傳導(dǎo)率。完全排出，使接觸充分，散熱效果明顯增加。平面度＜0.5mm，液冷板與模組接觸面平面度＜0.5mm，導(dǎo)熱墊常用厚度選擇為1mm或算，選擇合適的導(dǎo)熱系數(shù)，常用導(dǎo)熱系數(shù)為1~2W/(m.K)。C指的是模組的比熱容，J/(kg.K)；m指的是模組的重量，kg；VT指的是客戶要求電池加熱溫升速率，°C系統(tǒng)電壓變化導(dǎo)致加熱片功率降低等各種因素的影響，增加20%左右裕量進(jìn)行設(shè)計(jì)選型，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于模組兩端電池和端板直接接觸，通過(guò)端板散熱較快，另外，由于端絕緣板折邊的影響，緊貼端板的電池有部分熱過(guò)程中模組兩端電池與模組中部電池的溫差增大溫度快速升高，從NTC效應(yīng)進(jìn)入PTC效應(yīng)段，之后隨著溫度的升高，電阻突增，最終制熱火，安全可靠，PTC加熱片常用功率密度為0.5~0.6w/cm2。功率密度0.25~0.4w/cm2功率密度（w/cm2）表面溫度(°C）,加熱片的電壓分兩種情況，一種是以電池包提供加熱電壓，此時(shí)PTC加熱片電壓與電池包平臺(tái)電壓保持一致，硅膠加熱片和PI加熱膜根據(jù)串聯(lián)個(gè)數(shù)確定單個(gè)加熱片電壓值；另一種式中，U指的是單個(gè)加熱片電壓，V；,H0P指的是單個(gè)加熱片加熱功率，W。H0g)加熱線束固定：線束一般固定在端板或者箱體上，底部需要結(jié)構(gòu)支撐；型材方案可以承受一定的重力，但是由于型材與箱體集成，在保溫、加熱和冷卻工況中會(huì)有一定的能量散失，特別是低溫工模具相對(duì)比較便宜，加工成本也比較低；型材擠壓方案積量間期本★★★★材★★★★★★壓244*5348*57頭的安裝匹配，工程上常用的是“方型”集液管?！胺叫汀奔汗軝M截面尺寸如圖3.2-2所示，1)A：集液管寬度，推薦寬度17~20mm，手工件階段最低寬度15mm，量產(chǎn)階段最低2)B：集液管高度，推薦高度15~18mm，手工件階段最低高度12mm，量產(chǎn)階段最低1234567模進(jìn)出液管的選型設(shè)計(jì)主要跟快插接頭匹配及液冷系統(tǒng)冷系統(tǒng)流量匹配相關(guān)，根據(jù)系統(tǒng)流量分配仿真分針對(duì)口琴管液冷板，無(wú)法通過(guò)自身開(kāi)孔進(jìn)行固定孔有兩種，一種是圓孔，一種是腰孔，主要12/3≥2.5mm/4≥2.5mm/5/設(shè)計(jì)形式如圖3.2-7所示，平板式堵帽可設(shè)置在集液管的兩端，也可設(shè)置在集液管的中間，小來(lái)均衡各個(gè)支路的流量；當(dāng)壓損滿足要求的前提下注意事項(xiàng)1:考慮到冷板的氣密要求，冷板內(nèi)部流道寬度根據(jù)具體的氣密測(cè)試要求進(jìn)行冷板上安裝孔距離冷板邊緣的距離18mm=冷板上孔的內(nèi)徑7mm+（快插公頭法蘭外徑9mm-安裝孔的內(nèi)徑7mm）2m+攪拌摩擦焊焊縫距離的一半10/2mm+公頭焊接的焊縫寬度a）如下圖3.2-17所示，根據(jù)流道設(shè)計(jì)，了避免凸包焊接不良，盡量避免凸包；同時(shí)對(duì)于流道寬的部位可以選擇用長(zhǎng)條進(jìn)行疏導(dǎo)；的寬度一般為8mm，極限寬度為6mm；沖壓板厚度行連接，進(jìn)行懸空設(shè)計(jì)。具體方案根據(jù)不同的（ab）注意事項(xiàng)1：如上圖3.2-18（ab）所示，通過(guò)調(diào)節(jié)各個(gè)支路的進(jìn)出水口的數(shù)量與管徑的大小，來(lái)調(diào)節(jié)各個(gè)支路的流量；圖3.2-18（c）所示，通過(guò)設(shè)計(jì)凸筋來(lái)調(diào)節(jié)支路流量。注意事項(xiàng)4：沖壓板一般常用材料為Al3003-O；水嘴材質(zhì)為Al30012<30>3503<2042)選型：通常情況下進(jìn)出液主管外徑選?15，壁厚1.12345接頭的選型設(shè)計(jì)一般根據(jù)液冷板進(jìn)出液管頭尺“彎通接頭”和“三通接頭”，如圖3.2-18所示。90°彎通60°彎通0°彎通方向0°（9點(diǎn)-3點(diǎn)方向90度（0點(diǎn)-6點(diǎn)方向。（6）設(shè)計(jì)中3D數(shù)模波紋管段要體現(xiàn)出來(lái)，特別是彎角處為波紋管時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的流阻12>2Mpa3>2Mpa45>200Mpa6度7<708-40℃一85℃9123度4<705-40℃一85℃6789對(duì)于電池產(chǎn)熱的研究，大多數(shù)都是基于Bernardi建立的生熱:溫熵系數(shù)V/KQ=k1*I2*DCRDCR真實(shí)反應(yīng)了電池在具體充電或放電過(guò)程中總內(nèi)阻。特定工況有特定的DCR曲線，DCR與電池的溫度、電流、SOC狀態(tài)、放電或充電時(shí)間、老化程度有關(guān)。對(duì)于LPF/G,NCM/G,NCA/G鋰離子電池,有以下規(guī)律。第一：溫度越高，DCR越小；第二：電流化的控制，第三個(gè)主要受到濃差極化的控制。下述兩圖為某電芯在不同溫度下10sHPPC的DCR越接近真實(shí)值，因此盡可能選取60s測(cè)試的DCR。最關(guān)心電芯的最高溫度，電芯的最高溫度基本都位冷板到電芯總熱阻（冷卻液-冷板-導(dǎo)熱膠/墊-模組底板/PET膜-電芯藍(lán)膜-電芯）:RARjRjRjRj公式3.3-3,在進(jìn)行低溫加熱工況的計(jì)算時(shí)，由于液熱時(shí)電芯與熱進(jìn)出水口溫差而導(dǎo)致的電池包的溫差，可以選擇加熱標(biāo)，此時(shí)可以計(jì)算出進(jìn)出水口溫差。示例為擠出型材T13處電芯除冷卻液-冷板-導(dǎo)熱膠-電芯這一路徑外，還有與外部環(huán)境-箱壁-端板-電芯的傳A3為冷板與導(dǎo)熱膠接觸面積，Rj3為導(dǎo)熱膠與藍(lán)膜接觸熱阻，λA4為導(dǎo)熱膠與藍(lán)膜接觸面積，Rj4為導(dǎo)熱膠與藍(lán)膜膠接觸熱阻，計(jì)算出冷板-橫梁-隔熱墊-端板-端絕緣膜A7為橫梁與隔熱墊接觸面積，Rj7為橫梁與隔熱墊接觸熱阻，λ上式中：A16為橫梁往冷板方向傳熱的，Rj9為端板與端絕緣膜接觸熱阻，λ9為端絕緣T為T(mén)9處電芯下方流過(guò)冷卻液的溫度；將上式進(jìn)行迭代計(jì)算，1s迭代一次，即TlΔT為T(mén)13處電芯下方流過(guò)冷卻液的溫度，Ta為環(huán)境溫度；將上式進(jìn)行迭熱和對(duì)流換熱。而PACK熱管理的方向就是減少熱量的產(chǎn)生，或盡量將產(chǎn)生的熱量盡可能鋰離子電池對(duì)其工作溫度相當(dāng)敏感，溫度的過(guò)高或過(guò)質(zhì)不僅會(huì)造成鋰離子損失，而且阻塞鋰離子擴(kuò)散，增加電導(dǎo)致正負(fù)極發(fā)生短路，不可逆熱集聚引發(fā)熱失活性差，電荷轉(zhuǎn)移能力弱，電池容量出現(xiàn)衰減溫度，降低電池的容量和熱安全性，重則刺破隔低；當(dāng)溫度過(guò)低時(shí)，通過(guò)加熱策略將電池加熱，提高電池開(kāi)始制冷否放電充電否放電NTC最高溫度NTC最高溫度NTC最高溫度1℃/miin或熱失控觸發(fā)是是溫度20℃NTC最高溫度小于結(jié)束制冷NTC溫差>8℃是溫度12℃否是溫度12℃否否否否NTC最高溫度小于結(jié)束制冷NTC溫差>8℃是水泵開(kāi)啟自是水泵開(kāi)啟自循環(huán)5min水泵開(kāi)啟自循環(huán)5min制冷工況下，當(dāng)充電工況下，電池的NTC最高溫度≥32℃時(shí)，電池包進(jìn)水溫度20℃,流量12L/min；當(dāng)NTC的最高溫度＜25℃時(shí)結(jié)束制冷。而當(dāng)NTC的溫差＞8℃時(shí)，當(dāng)NTC的最高溫度＜25℃時(shí)結(jié)束制冷。而當(dāng)NTC的溫差＞8℃時(shí)，低溫工況下，當(dāng)電芯的最低溫度達(dá)到目標(biāo)溫度開(kāi)始否上電是電池NTC最低溫度≤0℃是進(jìn)水口溫度45℃進(jìn)水否否是電池NTC最低溫度≥5℃是加熱結(jié)束水泵自循環(huán)進(jìn)水口溫度＞NTC最低溫度否結(jié)束否開(kāi)始上電否電池最低溫度≤5℃是開(kāi)啟加熱膜進(jìn)行保溫下電時(shí)間≥12h是停止加熱否行調(diào)整與選擇。如快充工況可以根據(jù)電流大小對(duì)流動(dòng)力電池?zé)峁芾碓O(shè)計(jì)中涉及的仿真有流道壓損數(shù)流量均勻分配；若每塊冷板的換熱面積不等，則根據(jù)換熱面積的大小對(duì)流量進(jìn)行分配。（ab）（a）環(huán)境溫度40℃,電池起始溫度40℃,進(jìn)行充放電工況（非快充）；此過(guò)程（c）高溫工