Als belangrijkste energiebron van elektrische voertuigen zijn accu's van groot belang voor deze voertuigen. Tijdens het daadwerkelijke gebruik van het voertuig wordt de accu blootgesteld aan complexe en veranderlijke omstandigheden.
Bij lage temperaturen neemt de interne weerstand van lithium-ionbatterijen toe en de capaciteit af. In extreme gevallen kan de elektrolyt bevriezen en kan de batterij niet meer worden ontladen. De prestaties van het batterijsysteem bij lage temperaturen worden hierdoor sterk beïnvloed, wat resulteert in een verminderd vermogen en een kleinere actieradius van elektrische voertuigen. Bij het opladen van elektrische voertuigen bij lage temperaturen verwarmt het batterijbeheersysteem (BMS) de batterij eerst tot een geschikte temperatuur voordat het opladen begint. Als dit niet correct gebeurt, kan dit leiden tot een plotselinge overspanning, met als gevolg kortsluiting en mogelijk rookontwikkeling, brand of zelfs een explosie.
Bij hoge temperaturen kan een defecte laadregelaar een heftige chemische reactie in de batterij veroorzaken en veel warmte genereren. Als de warmte zich snel in de batterij ophoopt zonder dat deze kan ontsnappen, kan de batterij gaan lekken, gassen afgeven, roken, enzovoort. In ernstige gevallen kan de batterij hevig verbranden en exploderen.
Het thermisch beheersysteem van de batterij (Battery Thermal Management System, BTMS) is de belangrijkste functie van het batterijbeheersysteem. Het thermisch beheer van de batterij omvat hoofdzakelijk de functies koeling, verwarming en temperatuurregeling. De koel- en verwarmingsfuncties worden voornamelijk aangepast om de mogelijke invloed van de externe omgevingstemperatuur op de batterij te minimaliseren. Temperatuurregeling wordt gebruikt om het temperatuurverschil binnen het batterijpakket te verkleinen en snelle degradatie door oververhitting van een bepaald deel van de batterij te voorkomen. Een gesloten regelkring bestaat uit een warmtegeleidend medium, een meet- en regeleenheid en temperatuurregelapparatuur, zodat de batterij binnen een geschikt temperatuurbereik kan werken om de optimale gebruikstoestand te behouden en de prestaties en levensduur van het batterijsysteem te waarborgen.
1. Ontwikkelingsmodus van het "V"-model voor een thermisch beheersysteem
Als onderdeel van het accusysteem is het thermisch beheersysteem ontwikkeld volgens het V-model uit de auto-industrie. Met behulp van simulatietools en een groot aantal testverificaties kan de ontwikkelingsefficiëntie worden verbeterd, de ontwikkelingskosten worden verlaagd en de betrouwbaarheid, veiligheid en levensduur van het systeem worden gewaarborgd.
Hieronder volgt het "V"-model voor de ontwikkeling van een thermisch beheersysteem. In het algemeen bestaat het model uit twee assen, een horizontale en een verticale: de horizontale as is opgebouwd uit vier hoofdlijnen voor voorwaartse ontwikkeling en één hoofdlijn voor achterwaartse verificatie, waarbij de hoofdlijn voor voorwaartse ontwikkeling rekening houdt met de achterwaartse verificatie in een gesloten regelkring; de verticale as bestaat uit drie niveaus: componenten, subsystemen en systemen.
De temperatuur van de batterij heeft direct invloed op de veiligheid ervan. Daarom is het ontwerpen en onderzoeken van het thermisch beheersysteem van de batterij een van de meest cruciale taken bij het ontwerpen van een batterijsysteem. Het ontwerp en de verificatie van het thermisch beheersysteem van de batterij moeten strikt worden uitgevoerd volgens de richtlijnen voor het ontwerp van het thermisch beheersysteem, de typen thermisch beheersystemen en componenten, de selectie van componenten voor het thermisch beheersysteem en de evaluatie van de prestaties van het thermisch beheersysteem. Dit alles om de prestaties en veiligheid van de batterij te garanderen.
1. Eisen aan het thermisch beheersysteem. Op basis van de ontwerpparameters, zoals de gebruiksomgeving van het voertuig, de bedrijfsomstandigheden van het voertuig en het temperatuurbereik van de accucellen, wordt een behoefteanalyse uitgevoerd om de eisen van het accusysteem aan het thermisch beheersysteem te verduidelijken. Aan de hand van deze behoefteanalyse worden de functies van het thermisch beheersysteem en de ontwerpdoelen van het systeem bepaald. Deze ontwerpdoelen omvatten hoofdzakelijk de regeling van de accuceltemperatuur, het temperatuurverschil tussen accucellen, het energieverbruik van het systeem en de kosten.
2. Kader voor het thermisch beheersysteem. Op basis van de systeemvereisten wordt het systeem onderverdeeld in een koelsysteem, een verwarmingssysteem, een thermisch isolatiesysteem en een systeem ter voorkoming van thermische oververhitting (TRo). De ontwerpvereisten voor elk subsysteem worden gedefinieerd. Tegelijkertijd wordt een simulatieanalyse uitgevoerd om het systeemontwerp initieel te verifiëren. Bijvoorbeeld:PTC-koeler/verwarmingselement, PTC-luchtverwarmer, elektronische waterpompenz.
3. Subsystemontwerp: bepaal eerst het ontwerpdoel van elk subsystem op basis van het systeemontwerp, en voer vervolgens achtereenvolgens de methodeselectie, het schemaontwerp, het gedetailleerde ontwerp en de simulatieanalyse en -verificatie voor elk subsystem uit.
4. Onderdelenontwerp: bepaal eerst de ontwerpdoelstellingen van de onderdelen op basis van het subsysteemontwerp, en voer vervolgens een gedetailleerd ontwerp en een simulatieanalyse uit.
5. Fabricage en testen van onderdelen, fabricage van onderdelen, en testen en verificatie.
6. Subsystemintegratie en -verificatie, voor subsystemintegratie en testverificatie.
7. Systeemintegratie en -testen, verificatie van systeemintegratie en -testen.
Geplaatst op: 2 juni 2023
