[00111416]电动汽车动力锂离子电池组微通道液冷-预热-保温一体化热管理系统研发与设计优化

本成果来源于2017年度广东省科技发展专项（前沿与关键技术创新方向一重大科技专项）项目“电动汽车动力锂离子电池组微通道液冷-预热-保温一体化热管理系统研发与设计优化”。 动力锂离子电池热管理系统的主要功能就是将电池温度控制在适宜范围并减少电池组内各单体温度的不一致性。有统计数据表明目前电动汽车80%故障来自于电池,电池的80%故障又来自于热管理系统,可见热管理系统的重要性。 目前,电动汽车的锂离子电池组散热系统通常采用空气或液体冷却技术。空气冷却技术利用自然风或风机,配合汽车自带的散热器为电池降温,系统结构简单、便于维护,但冷却效果（尤其是均一性）较差,极端工况下不能有效散热。液体冷却技术采用模块间布置流体管线或夹套的方式,通过液体的沉浸或对流来进行热交换;该方案冷却速度快,对降低最高温度、提升电池组温度均一性的效果显著,但系统复杂、能耗较大、对密封要求高。 相较于动力电池散热技术,针对电池组零下温度环境启动或运行的热管理技术研究仍处于起步阶段。对电池组进行预热大体分为两种方式：一种是内部加热,即利用电池内部的阻抗,通过施加不同频率的交流电使电池内部发热,进而达到预热的目的,该方法对电池的寿命有不利影响;另一种是外部加热,即利用加热元件直接对电池组加热,系统结构简单但加热时间长,加热不均匀,且能耗较大。此外,电池组在零下温度环境运行时,需要适当保温以维持在最佳工作温度范围。 电动汽车动力锂离子电池组及系统结构复杂,实际运行环境复杂多变,有时需要散热冷却、有时需要预热/保温,因此亟需研发新一代的集散热和预热/保温功能为一体的先进热管理系统,满足不同环境及工况下电动汽车的高效安全运行。 本电池组热管理系统采用微通道换热器,除散热外、还兼具预热/保温功能,以此保证动力锂离子电池的全天候有效运行。该系统可以保证电池组在-20℃环境条件下成功启动;在-20℃至+40℃环境条件下,电池组工作温度处于最佳温度范围,组内电池单体温差小于2℃。本成果已小批量生产,提供用户使用。 与现有技术相比,本成果具有如下优点：（1）该热管理系统结构紧凑、效果及适用性好;（2）维持锂离子电池组的工作温度,有效解决其受环境温度影响的问题,减少外界温度对性能的影响以及提高热安全性;（3）延长锂离子电池组在极端环境下的使用寿命;（4）有效保证电池组内单体电池间的温度一致性,延长锂离子电池组的使用寿命。