5.1 动力蓄电池热管理系统认知（课件）-《新能源汽车动力电池及管理系统检修》同步精品课堂（机工版）

同步精品课程——中职专业课 项目五 动力蓄电池热管理系统检修 任务一 动力蓄电池热管理系统认知 《新能源汽车动力电池及管理系统检修》 机工版 1 知识目标 1.了解电池热失控的因素及危害。 2.了解动力蓄电池冷却系统。 3.了解动力蓄电池加热系统。 4.具有辨识动力蓄电池的热管理系统的主要组成部件的能力。 教学目标 加工工表明 导入情景 一名从北京来的客户想要购买一台电动汽车，他第一次来到4S店了解电动汽车，想要了解电动汽车对夏季高温和冬季低温环境的适应情况。作为一名销售顾问，请你为客户介绍动力电池热管理系统的基本知识。 01 01 动力蓄电池热失控的因素及危害 1.内部短路 由于电池的滥用，如过充过放导致的支晶、电池生产过程中的杂志灰尘等，将恶化生成刺穿隔膜，产生微短路，电能量的释放导致温升，温升带来的材料化学反应又扩大了短路路径，形成了更大的短路电流，这种互相累积的互相增强的破坏，导致热失控。下面以钴酸锂电芯为例，简述一个典型热失控过程。 02 下面以钴酸锂电芯为例，简述一个典型热失控过程。 （1）准备阶段 内短路准备阶段，电池处于满电状态。 （2）发生阶段 内短路发生，大电流通过短路点而产生热量，并通过热扩散，达到SEI膜（固体电解质界面膜）分解温度，SEI膜（固体电解质界面膜）开始分解，放出少量和，壳体轻微鼓胀，随着短路位置的不断放电，电池温度的不断上升，电液中链状溶剂开始分散，与电液也开始反应放热，伴随着 / /产生，但反应较慢，放热量较小。 02 （3）温度升高阶段 随着放电的进行，短路位置温度继续升高，隔膜局部收缩融化，短路位置扩大，温度进一步升高，当内部温度达到的分解温度时，正极瞬间分解，并释放，后者于电解液瞬间反应放出大量热量，同时放出大量气体，造成电池内压增大，如果压力足够大，冲破电池壳体，引起电池爆炸。 （4）升温速率较慢阶段 如果壳体炸开，极片散落，温度不会继续升高，反应终止；但如果壳体只开裂，极片没有散落，这时继续与电液反应，温度会继续升高，但升温速率下降，由于反应速率较慢，所以可以维持较长时间。 （5）降温阶段 当电池内部反应的产热速率小于散热速率时，电池开始降温，直至内部反应完毕。 02 2.外部短路 实际车辆运行中发生危险的概率很低。 一是整车系统装配有熔断丝和电池管理系统BMS； 二是电池能承受短时间的大电流冲击。极限情况下，短路点越过整车熔断器，同时BMS失效，较长时间的外部短路一般会导致电路中的连接薄弱点烧毁，很少导致电池发生热失控事件。现在，比较多的打包装企业的电池管理采用了回路中加熔断丝的做法，更能有效的避免外短路引发的危害。 02 3.外部高温 由于锂电池结构的特性，高温下SEI膜、电解液、EC等会发生分解反应，电解液的分解物还会与正极、负极发生反应，电芯隔膜将融化分解，多种反应导致大量热量产生。隔膜融化导致内部短路，电能量的释放又增大了热量的生产。 这种累计的互相增强的破坏作用，其后果是导致电芯防爆膜破裂，电解液喷出，发生燃烧起火。 注意的是，三元系电池相比磷酸铁锂蓄电池，正极材料容易发生分解反应，从而释氧更加快速的发生热失控。以钴酸锂为例，达到一定温度时，正极瞬时分解释氧，导致快速发生热失控，极易燃烧。 很不稳定，在加热或较高温度下就会分解，而是呈强Lewis酸的高活性物质，其能使碳酸脂类溶剂热稳定性降低，并与之反应，在分解的气体产物中，是该反应的特征产物。 02 4.动力蓄电池热失控的危害 动力蓄电池作为电动汽车三大件之一，是电动汽车的驱动核心，在电动车的推广和使用安全性上起着至关重要的作用，广大用户对其储电能力与环境适应能力的要求也在不断提高。 我们通常选用锂离子蓄电池作为汽车的动力蓄电池，锂离子蓄电池有着比能量高、使用安全、循环寿命较高、自放电率低、可长时间储存等优势。但是锂离子蓄电池在低温或者高温情况下的使用仍暴露出许多的缺点。 在低温环境下电池的电量储存能力与放电功率被严重削减，电池容量、开路电压会急剧下降，严重影响了用户的使用。甚至电动车长时间放置在极端低温情况下，会造成动力蓄电池电解液的结晶，出现电动车无法启动的现象。强行充放电的话会有刺穿电池隔膜，提高动力蓄电池提前报废的风险，影响了电动车整个动力蓄电池的使用寿命，为用户造成极大地经济负担和安全隐患。 02 在高温环境下动力蓄电池表面温度本身就较高，如果再进行充放电，电池组的温度很容易超过动力蓄电池本身承受能力的上限，这就极大地增加了动力蓄电池组热失控导致电动车自燃起火的风险。 如图所示为电动轿车在行驶过程中发生了自燃，最终将整辆车完全烧毁。并且如果动力蓄电池长期在高温下工作，会使得电池内部加速老化最终影响电池组的整体寿命。为提高在低温和高温环境下动力蓄电池的使用安全性能，需要对电