新能源汽车电池热管理:安全与性能的关键

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"本文探讨了电池系统热管理材料在新能源汽车中的应用,强调了热管理对电池性能和安全性的关键作用。随着新能源汽车技术的进步,电池热管理的重要性日益凸显,尤其是在防止热失控和保证电池寿命方面。文章指出,当前的研究多关注电池系统层面的散热,如液冷系统,但电芯层面的隔热防控则相对较弱。在设计电池系统时,必须考虑电芯单体和电池模组的温度环境影响,以避免因热量聚集导致的安全风险。热管理技术的研究目标是提高电池的加热和散热性能,确保电池在适宜的温度条件下运行。" 在新能源汽车的电池系统中,热管理是一项至关重要的技术,它关系到电池的性能、寿命以及整体系统的安全性。电池模组、电池管理系统(BMS)以及相关的电气和机械系统共同构成了动力系统,而电池系统成本、续航里程和安全性是制约其大规模应用的关键因素。 电池热管理的主要挑战在于动力锂离子电池在过充、针刺或碰撞等极端条件下可能导致热失控,进而引发火灾或爆炸。此外,电池在正常工作过程中,由于内阻产生的热量可能导致温度升高,若超过正常工作温度范围,将严重影响电池的能量密度和使用寿命。 目前,国内的热管理研究侧重于电池系统和模组层面的散热,如采用液冷系统来有效地散发热量。然而,电芯层面的隔热防控研究相对较少,这对于防止热失控事件的发生至关重要。在设计电池系统时,必须考虑到每个电芯单体及其所在的电池模组在不同温度环境下的表现,确保热量能够有效地被分散和控制。 为了提升电池系统的安全性,设计者需要优化电池模组的排列,避免因紧密排列和缺乏散热措施而导致的温度急剧上升。通过有效的电池热管理技术,可以增强电池的加热和冷却能力,维持电池在适宜的工作温度区间,从而延长电池寿命,降低热失控的风险。 电池热管理材料的应用是新能源汽车技术发展中的核心环节,涉及到电池性能的优化和安全性的保障。未来的研究应更加注重电芯层面的热管理策略,开发新的材料和技术,以提高电池系统的整体效能和可靠性。
2021-04-22 上传
该设计基于ADI的AD7280A芯片完成。先讲讲几点电池管理系统设计心得。 AD7280A特性如下: 12位精度的ad转换,48节电池完成转换,仅需要7us,这是同类产品无法达到的。 AD7280A采用电池直接供电,8-30V宽输入电压,理论精度在正负1.6mv,温度范围也很宽,足够汽车级应用。 AD7280A拥有6路电压和6路温度采集,温度的采集通道的数目同类产品中占优势。 当然,在使用阶段,也发现了一些不顺畅的地方。比如SPI的通信方式,之前接触的SPI都是单独上升或者下降沿传送数据。但是这款芯片,一个clk内就要求完成收发。的确,这样大大节省了数据的传输时间,但是与之配合的单片机真的不多。我这次采用的是PIC的PIC16f876A,由于没有匹配的spi功能,最后只能模拟spi,这款芯片的速度优势就很难体现了。 电池管理系统设计概述: 电池管理系统大的方向讲,在电动汽车和混合动力汽车中必不可少,必须对电池进行检测,才能保证电池正常充放电,防止过充和过放,延长使用寿命,保证续航里程。从小方面看,电子设备,比如笔记本电脑,mp4,视频播放器等等,也存在这方面的问题。同样需要对电池进行监测,合理充放电。正是出于这种考虑,我在ADI实验室电路中选取了这款芯片进行这次的DIY。 对于电池的监控可以包括电压,温度,电流,深层的还有soc和soh。但前三个方面是重点,尤其是电池的电压,现在检查电池组的电压已经不足以保证监控精确程度和安全。而这款芯片集成的ad,spi,6路单体电压检测等功能,大大的减小了体积。以前庞杂的工作,在这款芯片上变得很简单。精度也很高。 本次设计的总体思路就是利用这款芯片对电池电压进行采集,替代之前的隔离,ad切换等复杂的工作。为电池管理系统提供可靠的前端采集,同时,也通过mosfet对电池进行放电均衡,保持电池一致性,防止危险发生。通过实时显示,报告电池状态,如果有异常情况及时LED报警。 视频演示: 印制的PCB板截图: 电池管理系统电路部分截图: 你可能感兴趣的项目设计:基于AD7280A的锂电池管理系统设计