新エネルギー車の主要な動力源であるパワーバッテリーは、新エネルギー車にとって非常に重要な存在です。車両の実際の使用中、バッテリーは複雑で変化に富んだ動作条件に直面します。
低温では、リチウムイオン電池の内部抵抗が増加し、容量が減少します。極端な場合、電解液が凍結し、電池が放電できなくなります。電池システムの低温性能は大きく影響を受け、電気自動車の出力性能が低下し、航続距離が短くなります。低温条件下で新エネルギー車を充電する場合、一般的なBMSはまず電池を適切な温度まで加熱してから充電します。適切に処理されないと、瞬間的な過電圧が発生し、内部短絡を引き起こし、さらに発煙、発火、爆発に至る可能性があります。
高温下で充電器の制御が故障すると、バッテリー内部で激しい化学反応が起こり、大量の熱が発生する可能性があります。バッテリー内部に熱が急速に蓄積され、放熱する時間がないと、バッテリーから液漏れ、ガス発生、発煙などが起こる可能性があります。最悪の場合、バッテリーが激しく燃焼し、爆発する恐れがあります。
バッテリー熱管理システム（BTMS）は、バッテリー管理システムの主要機能です。バッテリーの熱管理は、主に冷却、加熱、温度均一化の機能から構成されます。冷却および加熱機能は、主に外部周囲温度がバッテリーに及ぼす影響を調整するために用いられます。温度均一化は、バッテリーパック内部の温度差を低減し、バッテリーの一部が過熱することによる急速な劣化を防ぐために用いられます。閉ループ制御システムは、熱伝導媒体、計測制御ユニット、温度制御装置から構成され、パワーバッテリーが適切な温度範囲内で動作し、最適な使用状態を維持し、バッテリーシステムの性能と寿命を確保します。
1. 熱管理システムの「V」型開発モード
パワーバッテリーシステムの構成要素である熱管理システムも、自動車業界のV型モデル開発モデルに準拠して開発されています。シミュレーションツールと多数のテスト検証を活用することで、開発効率の向上、開発コストの削減、保証システムの信頼性、安全性、長寿命化を実現しています。
以下は、熱管理システム開発の「V」モデルです。一般的に、このモデルは水平軸と垂直軸の2つの軸で構成されます。水平軸は、順方向開発の4つの主要ラインと逆方向検証の1つの主要ラインで構成され、主要ラインは順方向開発であり、逆方向閉ループ検証を考慮しています。垂直軸は、コンポーネント、サブシステム、システムの3つのレベルで構成されます。
バッテリーの温度はバッテリーの安全性に直接影響するため、バッテリーの熱管理システムの設計と研究は、バッテリーシステムの設計において最も重要なタスクの1つです。バッテリーシステムの熱管理設計と検証は、バッテリー熱管理設計プロセス、バッテリー熱管理システムとコンポーネントの種類、熱管理システムコンポーネントの選択、および熱管理システムの性能評価に厳密に従って実施する必要があります。これにより、バッテリーの性能と安全性を確保できます。
1. 熱管理システムの要件。車両の使用環境、車両の動作条件、バッテリーセルの温度範囲などの設計入力パラメータに基づいて要求分析を行い、バッテリーシステムの熱管理システムの要件を明確にします。システム要件は、要求分析に基づいて、熱管理システムの機能とシステムの設計目標を決定します。これらの設計目標には、主にバッテリーセルの温度制御、バッテリーセル間の温度差、システムのエネルギー消費量とコストが含まれます。
2. 熱管理システムフレームワーク。システム要件に従って、システムは冷却サブシステム、加熱サブシステム、断熱サブシステム、および熱暴走防止（TRo）サブシステムに分割され、各サブシステムの設計要件が定義されます。同時に、シミュレーション解析を実行して、システム設計を初期的に検証します。PTCクーラーヒーター, PTCエアヒーター, 電動ウォーターポンプなど
3. サブシステム設計では、まずシステム設計に基づいて各サブシステムの設計目標を決定し、次に各サブシステムについて順に方法の選択、スキーム設計、詳細設計、シミュレーション解析および検証を行います。
4. 部品設計では、まずサブシステム設計に基づいて部品の設計目標を決定し、次に詳細設計とシミュレーション解析を実施します。
5. 部品の製造および試験、部品の製造、試験および検証。
6. サブシステム統合および検証（サブシステム統合およびテスト検証のため）。
7. システム統合およびテスト、システム統合およびテストの検証。
投稿日時：2023年6月2日
