Como principal fuente de energía de los vehículos de nueva energía, las baterías son de vital importancia para estos vehículos. Durante el uso real del vehículo, la batería estará expuesta a condiciones de funcionamiento complejas y variables.
A bajas temperaturas, la resistencia interna de las baterías de iones de litio aumenta y su capacidad disminuye. En casos extremos, el electrolito se congela y la batería no se puede descargar. El rendimiento del sistema de baterías a bajas temperaturas se ve gravemente afectado, lo que provoca una disminución de la potencia de salida de los vehículos eléctricos y una reducción de la autonomía. Al cargar vehículos de nueva energía en condiciones de baja temperatura, el sistema de gestión de baterías (BMS) generalmente calienta primero la batería a una temperatura adecuada antes de la carga. Si no se gestiona correctamente, puede producirse una sobrecarga de voltaje instantánea, lo que provoca un cortocircuito interno y, posteriormente, humo, fuego o incluso una explosión.
A altas temperaturas, si el control del cargador falla, puede producirse una reacción química violenta dentro de la batería y generar mucho calor. Si el calor se acumula rápidamente dentro de la batería sin tiempo para disiparse, esta puede tener fugas, emitir gases, humear, etc. En casos extremos, la batería arderá violentamente y explotará.
El sistema de gestión térmica de la batería (BTMS, por sus siglas en inglés) es la función principal del sistema de gestión de la batería. La gestión térmica de la batería incluye principalmente las funciones de refrigeración, calefacción y ecualización de temperatura. Las funciones de refrigeración y calefacción se ajustan principalmente para compensar el posible impacto de la temperatura ambiente externa en la batería. La ecualización de temperatura se utiliza para reducir la diferencia de temperatura dentro del paquete de baterías y prevenir la degradación rápida causada por el sobrecalentamiento de una parte específica de la batería. Un sistema de regulación de circuito cerrado se compone de un medio conductor de calor, una unidad de medición y control, y un equipo de control de temperatura, de modo que la batería pueda operar dentro de un rango de temperatura adecuado para mantener su estado de uso óptimo y garantizar el rendimiento y la vida útil del sistema de baterías.
1. Modo de desarrollo del modelo "V" del sistema de gestión térmica
Como componente del sistema de baterías, el sistema de gestión térmica se desarrolla conforme al modelo en V de la industria automotriz. Mediante herramientas de simulación y numerosas pruebas de verificación, se optimiza la eficiencia del desarrollo, se reducen los costos y se garantiza la fiabilidad, la seguridad y la durabilidad.
A continuación se presenta el modelo "V" de desarrollo de sistemas de gestión térmica. En términos generales, el modelo consta de dos ejes, uno horizontal y otro vertical: el eje horizontal se compone de cuatro líneas principales de desarrollo hacia adelante y una línea principal de verificación inversa, y la línea principal es el desarrollo hacia adelante, teniendo en cuenta la verificación inversa en bucle cerrado; el eje vertical consta de tres niveles: componentes, subsistemas y sistemas.
La temperatura de la batería afecta directamente a su seguridad, por lo que el diseño e investigación del sistema de gestión térmica es una de las tareas más críticas en el diseño del sistema de baterías. El diseño y la verificación de la gestión térmica del sistema de baterías deben realizarse en estricta conformidad con el proceso de diseño, los tipos de componentes y el sistema de gestión térmica, la selección de componentes y la evaluación del rendimiento del sistema. Esto garantiza el rendimiento y la seguridad de la batería.
1. Requisitos del sistema de gestión térmica. Según los parámetros de entrada de diseño, tales como el entorno de uso del vehículo, las condiciones de operación del vehículo y el rango de temperatura de la celda de la batería, se realiza un análisis de demanda para definir los requisitos del sistema de gestión térmica de la batería. El análisis de requisitos determina las funciones del sistema de gestión térmica y los objetivos de diseño del sistema. Estos objetivos de diseño incluyen principalmente el control de la temperatura de la celda de la batería, la diferencia de temperatura entre las celdas, el consumo de energía del sistema y el costo.
2. Marco del sistema de gestión térmica. De acuerdo con los requisitos del sistema, este se divide en subsistema de refrigeración, subsistema de calefacción, subsistema de aislamiento térmico y subsistema de obstrucción de fuga térmica (TRo), y se definen los requisitos de diseño de cada subsistema. Al mismo tiempo, se lleva a cabo un análisis de simulación para verificar inicialmente el diseño del sistema. Por ejemplo:Calentador de refrigeración PTC, Calentador de aire PTC, bomba de agua electrónica, etc.
3. Diseño de subsistemas: primero, determine el objetivo de diseño de cada subsistema de acuerdo con el diseño del sistema, y luego lleve a cabo la selección del método, el diseño del esquema, el diseño detallado y el análisis y verificación de la simulación para cada subsistema por separado.
4. Diseño de piezas: primero, determine los objetivos de diseño de las piezas de acuerdo con el diseño del subsistema y, a continuación, lleve a cabo un diseño detallado y un análisis de simulación.
5. Fabricación y ensayo de piezas, fabricación de piezas y ensayo y verificación.
6. Integración y verificación de subsistemas, para la integración de subsistemas y la verificación de pruebas.
7. Integración y pruebas del sistema, verificación de la integración y las pruebas del sistema.
Fecha de publicación: 2 de junio de 2023
