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新能源汽車(chē)電池冷卻系統(tǒng)冷卻方式種類(lèi)

發(fā)布時(shí)間: 2017-10-25  點(diǎn)擊次數(shù): 5355次

電池的熱相關(guān)問(wèn)題是決定其使用性能、安全性、壽命及使用成本的關(guān)鍵因素。首先,鋰離子電池的溫度水平直接影響其使用中的能量與功率性能。溫度較低時(shí),電池的可用容量將迅速發(fā)生衰減,在過(guò)低溫度下(如低于0°C)對(duì)電池進(jìn)行充電,則可能引發(fā)瞬間的電壓過(guò)充現(xiàn)象,造成內(nèi)部析鋰并進(jìn)而引發(fā)短路。其次,鋰離子電池的熱相關(guān)問(wèn)題直接影響電池的安全性。生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的缺陷或使用過(guò)程中的不當(dāng)操作等可能造成電池局部過(guò)熱,并進(jìn)而引起連鎖放熱反應(yīng),zui終造成冒煙、起火甚至爆炸等嚴(yán)重的熱失控事件,威脅到車(chē)輛駕乘人員的生命安全。另外,鋰離子電池的工作或存放溫度影響其使用壽命。電池的適宜溫度約在10~30°C之間,過(guò)高或過(guò)低的溫度都將引起電池壽命的較快衰減。動(dòng)力電池的大型化使得其表面積與體積之比相對(duì)減小,電池內(nèi)部熱量不易散出,更可能出現(xiàn)內(nèi)部溫度不均、局部溫升過(guò)高等問(wèn)題,從而進(jìn)一步加速電池衰減,縮短電池壽命,增加用戶(hù)的總擁有成本。

電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)是應(yīng)對(duì)電池的熱相關(guān)問(wèn)題,保證動(dòng)力電池使用性能、安全性和壽命的關(guān)鍵技術(shù)之一。

熱管理系統(tǒng)的主要功能包括:

       ●在電池溫度較高時(shí)進(jìn)行有效散熱,防止產(chǎn)生熱失控事故;

      ● 在電池溫度較低時(shí)進(jìn)行預(yù)熱,提升電池溫度,確保低溫下的充電、放電性能和安全性;

      ●減小電池組內(nèi)的溫度差異,抑制局部熱區(qū)的形成,防止高溫位置處電池過(guò)快衰減,降低電池組整體壽命。

       電池包(PACK)內(nèi)的溫度環(huán)境對(duì)電芯的可靠性、壽命及性能都有很大的影響,因此,使PACK內(nèi)溫度維持的一定的溫度范圍區(qū)間內(nèi)就顯示尤其重要。這主要是通過(guò)冷卻與加熱來(lái)實(shí)現(xiàn),這里我們對(duì)風(fēng)冷、液冷、直冷三種冷卻方式進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

風(fēng)冷

       風(fēng)冷是以低溫空氣為介質(zhì),利用熱的對(duì)流,降低電池溫度的一種散熱方式,分為自然冷卻和強(qiáng)制冷卻(利用風(fēng)機(jī)等)。該技術(shù)利用自然風(fēng)或風(fēng)機(jī),配合汽車(chē)自帶的蒸發(fā)器為電池降溫,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維護(hù),在早期的電動(dòng)乘用車(chē)應(yīng)用廣泛,如日產(chǎn)聆風(fēng)(Nissan Leaf)、起亞Soul EV等,在目前的電動(dòng)巴士、電動(dòng)物流車(chē)中也被廣泛采納。

液冷

       液體冷卻技術(shù)通過(guò)液體對(duì)流換熱,將電池產(chǎn)生的熱量帶走,降低電池溫度。液體介質(zhì)的換熱系數(shù)高、熱容量大、冷卻速度快,對(duì)降低zui高溫度、提升電池組溫度場(chǎng)一致性的*,同時(shí),熱管理系統(tǒng)的體積也相對(duì)較小。液冷系統(tǒng)形式較為靈活: 可將電池單體或模塊沉浸在液體中,也可在電池模塊間設(shè)置冷卻通道,或在電池底部采用冷卻板。電池與液體直接接觸時(shí),液體必須保證絕緣( 如礦物油) ,避免短路。同時(shí),對(duì)液冷系統(tǒng)的氣密性要求也較高。此外,就是機(jī)械強(qiáng)度,耐振動(dòng)性,以及壽命要求。

       液冷是目前許多電動(dòng)乘用車(chē)的優(yōu)選方案,國(guó)內(nèi)外的典型產(chǎn)品如寶馬i3、特斯拉、通用沃藍(lán)達(dá)(Volt)、華晨寶馬之諾、吉利帝豪EV。

直冷

      直冷(制冷劑直接冷卻):利用制冷劑(R134a等)蒸發(fā)潛熱的原理,在整車(chē)或電池系統(tǒng)中建立空調(diào)系統(tǒng),將空調(diào)系統(tǒng)的蒸發(fā)器安裝在電池系統(tǒng)中,制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)并快速地將電池系統(tǒng)的熱量帶走,從完成對(duì)電池系統(tǒng)冷卻的作業(yè)。

      目前通過(guò)直冷的冷卻方式基本在電動(dòng)乘用車(chē)上,zui典型的如BMW i3(i3有液冷、直冷兩種冷卻方案)。

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