신에너지 자동차의 주요 동력원인 배터리는 신에너지 자동차에 매우 중요합니다. 실제 차량 운행 중 배터리는 복잡하고 변화무쌍한 작동 환경에 직면하게 됩니다.
저온 환경에서 리튬 이온 배터리의 내부 저항은 증가하고 용량은 감소합니다. 극단적인 경우에는 전해액이 얼어붙어 배터리가 방전되지 않을 수 있습니다. 배터리 시스템의 저온 성능은 크게 저하되어 전기 자동차의 출력 저하 및 주행 거리 감소를 초래합니다. 저온 환경에서 신에너지 차량을 충전할 때, 일반적인 BMS(배터리 관리 시스템)는 충전 전에 배터리를 적절한 온도로 예열합니다. 만약 이 과정이 제대로 이루어지지 않으면 순간적인 과전압으로 인해 내부 단락이 발생하고, 더 나아가 연기, 화재 또는 폭발이 발생할 수 있습니다.
고온 환경에서 충전기 제어 장치가 오작동하면 배터리 내부에서 격렬한 화학 반응이 일어나 많은 열이 발생할 수 있습니다. 이 열이 배터리 내부에 빠르게 축적되어 발산될 시간이 부족하면 배터리에서 누액, 가스 방출, 연기 발생 등이 발생할 수 있습니다. 심한 경우 배터리가 격렬하게 연소되거나 폭발할 수도 있습니다.
배터리 열 관리 시스템(BTMS)은 배터리 관리 시스템의 핵심 기능입니다. 배터리 열 관리는 주로 냉각, 가열 및 온도 평형 기능을 포함합니다. 냉각 및 가열 기능은 외부 환경 온도가 배터리에 미칠 수 있는 영향을 고려하여 조절됩니다. 온도 평형은 배터리 팩 내부의 온도 차이를 줄이고 배터리 특정 부위의 과열로 인한 급격한 성능 저하를 방지하는 데 사용됩니다. 폐쇄 루프 제어 시스템은 열전도 매체, 측정 및 제어 장치, 온도 제어 장비로 구성되어 전력 배터리가 적절한 온도 범위 내에서 작동하여 최적의 사용 상태를 유지하고 배터리 시스템의 성능과 수명을 보장합니다.
1. 열 관리 시스템의 "V" 모델 개발 모드
파워 배터리 시스템의 구성 요소인 열 관리 시스템 또한 자동차 산업의 "V" 모델 개발 모델에 따라 개발되었습니다. 시뮬레이션 도구와 수많은 테스트 검증을 통해서만 개발 효율성을 향상시키고 개발 비용을 절감하며 시스템의 신뢰성, 안전성 및 수명을 보장할 수 있습니다.
다음은 열 관리 시스템 개발의 "V" 모델입니다. 일반적으로 이 모델은 수평축과 수직축 두 축으로 구성됩니다. 수평축은 순방향 개발의 네 가지 주요 라인과 역방향 검증의 한 가지 주요 라인으로 이루어져 있으며, 순방향 개발의 주요 라인은 역방향 폐루프 검증을 고려합니다. 수직축은 구성 요소, 하위 시스템 및 시스템의 세 단계로 구성됩니다.
배터리 온도는 배터리 안전에 직접적인 영향을 미치므로, 배터리 열 관리 시스템의 설계 및 연구는 배터리 시스템 설계에서 가장 중요한 과제 중 하나입니다. 배터리 시스템의 열 관리 설계 및 검증은 배터리 열 관리 설계 프로세스, 배터리 열 관리 시스템 및 구성 요소 유형, 열 관리 시스템 구성 요소 선정, 열 관리 시스템 성능 평가 등을 엄격히 준수하여 수행해야 합니다. 이는 배터리의 성능과 안전을 보장하기 위함입니다.
1. 열 관리 시스템 요구사항. 차량의 사용 환경, 차량의 작동 조건, 배터리 셀의 온도 범위 등의 설계 입력 매개변수를 고려하여 요구사항 분석을 수행하고, 배터리 시스템의 열 관리 시스템에 대한 요구사항을 명확히 합니다. 요구사항 분석을 바탕으로 열 관리 시스템의 기능과 설계 목표를 결정합니다. 이러한 설계 목표는 주로 배터리 셀 온도 제어, 배터리 셀 간 온도차 제어, 시스템 에너지 소비 및 비용 절감을 포함합니다.
2. 열 관리 시스템 프레임워크. 시스템 요구사항에 따라 시스템을 냉각 하위 시스템, 난방 하위 시스템, 단열 하위 시스템 및 열 폭주 방지(TRo) 하위 시스템으로 구분하고 각 하위 시스템의 설계 요구사항을 정의합니다. 동시에 시뮬레이션 분석을 수행하여 시스템 설계를 초기 검증합니다. 예를 들어,PTC 냉각기 히터, PTC 공기 히터, 전자식 워터 펌프, 등.
3. 서브시스템 설계 단계에서는 먼저 시스템 설계에 따라 각 서브시스템의 설계 목표를 정하고, 그 후 각 서브시스템에 대해 순차적으로 방법 선택, 계획 설계, 상세 설계, 시뮬레이션 분석 및 검증을 수행합니다.
4. 부품 설계 단계에서는 먼저 하위 시스템 설계에 따라 부품의 설계 목표를 결정한 후 상세 설계 및 시뮬레이션 분석을 수행합니다.
5. 부품 제조 및 시험, 부품 제조, 시험 및 검증.
6. 서브시스템 통합 및 검증, 서브시스템 통합 및 테스트 검증용.
7. 시스템 통합 및 테스트, 시스템 통합 및 테스트 검증.
게시 시간: 2023년 6월 2일
