新能源汽车动力电池包热管理系统的改进设计文献综述

 2022-03-10 21:42:38

  1. 前言

随着新能源汽车保有量的快速增长,新能源汽车安全事故也多次发生,引起了广泛关注。统计发现,新能源汽车的安全事件最终大都表现为热失控所导致的火灾和爆炸。新能源汽车火灾的根源在于汽车行驶和维修过程中各种因素触发的动力电池的热失控。

由于锂离子电池工作时会产生热量,如果热量持续增加而得不到有效的散热,在热量的累积下锂离子电池容易发生爆炸或自燃,严重时甚至会威胁生命。如果电池存在散热问题,很容易导致电池发生热失控起火。因此参考资料较丰富的火灾实例,对热管理系统的工作可靠性进行核算,评价它们的有效性,进一步改进热管理系统设计,以使其具有预防火灾的能力,对于保障乘客生命财产安全具有重要意义。

2.国内外研究现状

胡广等人在《车用锂离子电池热失控研究综述》中提出应优化电池系统散热结构设计,选择合适散热方式,在电池温度达到危险阈值之前通过散热来有效地预防热失控。完善电池安全故障诊断与预警系统。该系统应该具备有效的电池安全在线检测诊断与预警功能,能根据电池异常状态的严重性进行分级报警有效辨识[1]

龚益民等人在《电动汽车动力电池组灭火装置的设计与研究》中提出了利用单片机为智能控制核心,利用传感器检测电池组的状态设计出了一套电动汽车动力电池组专用应急灭火系统装置。当电池因内部出现热失控时,火灾早期探测传感器可采集到电池热膨胀释放出的游离子粒子及非正常温升数据,通过智能控制管理系统分析计算,检测数据达到早期火情警戒阈值时,系统及时向驾驶区发出报警信号[2]

黎可在《基于液冷策略的锂离子电池组安全管理研究》中对锂离子电池的液冷管理以及安全防护技术进行研究,提出锂离子电池组优化设计方法,建立灭火-冷却一体化系统,为电池组均衡管理与消防灭火提供技术支撑[3]

黄昊等人在《锂电池过热诱导失控及其抑制技术》中研究热失控阶段,开展了全密闭环境下电池单体和模组的热失控抑制试验。研究总结了避免爆燃的关键,在于热失控探测效能、初始流量设计和喷放时机选择[4]

羡学磊等人在《三元锂离子动力电池热失控及火灾特性研究》中通过温度电压数据采集及高速摄像的方法,开展了加热和过充触发条件下的电池热失控实验。研究了电池热失控、爆喷及火灾过程中温度电压的变化规律。研究为高比能动力锂离子电池的实际应用、热失控火灾防控及预警技术提供了实验依据[5]

卓萍等人在《磷酸铁锂方形单体电池受热火灾危险性》中考察了在无外加火源情况下电池的燃烧特性,不受电池电压状态的影响,即使电压降到0 V,电池内部材料仍可能发生燃烧。指出应加强方形电池应用场所的泄压措施,做好电池安全管理和预警[6]

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