基于临界换热系数与干预时间的车用锂电池热设计及运行策略

针对车用锂电池在高倍率放电情况下的热管理问题开展研究。基于电池生热量和散热量匹配的热管理理念,创新性地提出了确保电池热安全运行的临界换热系数h_(cr),并基于单电池的热电耦合模型发展了一种确定临界换热系数的数值分析方法。对极端工况下的18650锂电池进行临界换热系数的数值研究,发现放电倍率和换热环境温度是其主要影响因素。换热环境温度和放电倍率增加,临界换热系数会急剧增加。为了进一步提高电池的热安全运行能力,针对h<h_(cr)的工作状况,提出了基于干预时间τ_(intv)的热管理运行策略,并详细讨论了干预时间τ_(intv)的数值确定方法和影响因素。数值结果显示,在干预时间内对锂电池实现降倍率运行等措施,可以有效地将电池温度控制在安全范围内。进一步研究还发现,给定h的锂电池干预时间受放电倍率、环境温度等因素的影响较大。本文的工作对车用锂电池热管理系统的设计以及运行管理有着良好的理论指导意义。