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车规级计算芯片的车辆电池热管理与低温预热芯片技术.docx
资料介绍
车规级计算芯片的车辆电池热管理与低温预热芯片技术
一、电池热管理系统在电动汽车中的重要性
动力电池的性能和寿命对温度极其敏感。锂电池的最佳工作温度范围在15-35℃之间，温度过低时电池内阻急剧增大导致可用容量和充放电功率大幅下降，温度过高时SEI膜加速增厚和正极材料结构退化导致电池寿命加速衰减并增加热失控风险。电池热管理系统（BTMS）的任务是通过冷却或加热手段将电池包的温度维持在安全窗口内，并在极端天气条件下保持电池性能。
BTMS控制芯片在2026年通常集成在BMS主控芯片中作为其子功能模块。芯片控制冷却液循环回路中三通阀的开度和水泵转速以及风扇转速和PTC加热器或热泵加热的功率等热管理执行器。
二、电池温度的精确估计
电池包内部数百颗电芯的温度不可能每颗都直接测量——实际应用中通常每8-16颗电芯部署一个温度传感器。BTMS控制芯片集成了电池热模型求解器，在硬件中以约1秒的周期求解电池包内部的三维温度分布。求解器内部维护一个简化的有限差分或有限体积热传导模型——模型将电池包离散化为网格，每颗电芯作为一个节点通过热传导和热对流方程计算各节点的温度。
热模型求解器的边界条件来自布置在电池包内的温度传感器测量值和冷却液入口温度和流量传感器以及环境温度传感器。求解器在FPGA中经过数万次迭代仿真验证后以硬件状态机方式固化在芯片中。
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