基于相变材料和液体换热的锂电池热管理系统设计

发布时间：2024-02-24 00:53

　　针对锂电池在极端温度下容易引发电池性能衰退及寿命衰减,甚至导致热失控的问题,设计了一种能够应对不同环境温度的锂电池热管理系统。该系统主要由主控、监测、换热等模块组成,能够实时监测锂电池组的工作状态和温度数据,并通过液体循环与相变材料(PCM)耦合的换热系统自主调节电池组温度,从而使电池组维持在合理的工作温度范围。测试结果表明,在极端高低温环境下,该系统能够在短时间内有效调节锂电池组的内部温度,提高电池组的工作效率,延长使用寿命。

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【部分图文】：

图1锂离子电池热管理系统结构框图

图1为热管理系统的结构框图，主要由温度监测、温度控制、控制器等部分组成。温度监测模块采集电池组内单体电池、相变材料、换热液体以及外界环境等的温度信息，并将数据集中传输至控制器，是整个系统的信息输入口;控制器模块接收来自传感器的温度等信息，当温度值超过阈值时发出指令，控制温控模块对....

图2热敏电阻分布位置示意图

为实现不同温度环境下调整电池组温度的功能，热管理系统需同时具有冷却和加热功能。因此，温度控制模块选用帕尔贴和陶瓷加热片对换热液体进行加热和冷却。帕尔贴片的基本工作原理为温差电效应。帕尔贴片与陶瓷加热片通过PWM转电压模块与控制器相连，使用频率为0～20kHz的PWM信号源控制....

图3PCM液管耦合结构示意图

为降低液体循环的功耗，同时保证循环系统的换热能力并减少电池温度波动，采用PCM与液体换热耦合的热管理结构，热管理系统的结构如图3所示。该结构通过PCM在其相变温度点附近吸收大量热量的同时，维持温度稳定的特性和液体换热方式能够迅速释放热量的特性，保证电池组温度处于合理范围并且不发生....

图4热管理系统结构组成及连接示意图

控制器模块及其组件的连接示意如图4所示。控制器读取模拟量温度信号，判断电池组温度是否需要调整，通过PWM转电压模块将模拟量控制信号转换为电压信号，控制水泵，加热器和制冷器的运行。水泵、水箱、散热器、金属管等通过软管连接，形成液体循环的回路，直接调整电池组的工作温度。2系统软件设....

本文编号：3908256