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【浅析】动力电池热管理系统

时间:2018-04-12 10:51

  动力电池热管理系统主要用来应对电池的热相关问题,是决定动力电池性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。

  动力电池作为电动汽车的核心部件,其能量、功率与性能直接受工作温度影响。电池在充放电过程中不断产生热量,容易让系统内部超过最佳工作温度区间,引起电池寿命衰减等情况。

  而在高低温情况下通过有效热管理系统快速让电池达到最佳工作运行温度,是提升续航里程的重要手段以及高性能、稳定、安全运行的基础。

  热管理系统的主要功能

  ● 在动力电池温度较高时进行有效散热,防止高温下产生热失控事故;

  ● 将动力电池在低温度预热至最佳工作温度,确保低温下的充电、放电性能和安全性;

  ● 减小电池组内的温度差异,防止形成局部热区,降低电池组整体寿命;

  ● 为电池组提供内部通风,保证电池所产生的潜在有害气体能及时排出。

  主流热管理方案解析

  冷却系统作为动力电池热管理系统中最重要的组成部分,时刻影响这电动汽车的安全。根据冷却介质的不同,热管理系统通常可分为风冷、液冷和直冷三大类。

  风冷系统:

  风冷系统主要通过风扇、局部散热器、蒸发器等组件强制让冷风流经电池表面进行换热冷却。

  由于结构简单,成本低,能有效排除有害气体,是一种应用较多的散热方式。

  液冷系统:

  液冷系统即电池采用水冷方式换热,通过制冷剂带走电池热量。

  凭借更好的电池壁面间换热系数及紧凑的系统结构,冷却效果更好,属于目前最常用的电池热管理系统之一。

  直冷系统:

  直冷系统利用制冷剂蒸发潜热的原理,在整车或电池系统中建立空调系统,将空调系统的蒸发器安装在电池系统中,通过蒸发制冷剂快速高效地带走电池热量,完成冷却工作。

  直冷系统在散热效果、系统质量及结构等方面均有优势,但目前寿命较短,普遍应用在电动乘用车上。

  热管理系统的构成

  动力电池热管理系统主要组部分是:导热介质、测控单元以及温控设备。

  导热介质主要分为空气、液体与相变材料三大类,通过介质的流动带走电池系统内产生的热量,降低电池温度。

  测控单元部分对电池系统及模组甚至单体不同位置上进行实时温度检测,并对不同情况进行相应的热处理。常见的温控设备包括电动水泵、散热器、冷却风扇等。

  热管理系统品牌实例

  液冷系统代表:特斯拉、奥迪

  特斯拉的液冷采用串行流道,灌注水乙二醇作为冷却介质,冷板安装于电池间隙,通过复杂高效的结构设计,使整体的冷却温控效果相当出色。

  奥迪A3 Sportback e-tron采用带低温回路的液体冷却系统,能够将电池温度控制在最佳范围内,确保电驱单元在各种温况下都能获得最佳的动力和耐力。

 

  风冷系统代表:日产Leaf

  Leaf车型上搭载的AESC制造的电池模组,是自然冷却方式代表作,采用了散热性优良的软包型电池,Pack从第一代车型开始采用的就是传统密闭结构的自然冷却系统。

  直冷系统代表:宝马 i3

  宝马i3采用直冷方案,制冷剂为R134a,冷却效率远高于液冷,能满足快速充电的需求。

 

  市场推动电池热管理需求爆发

  电动汽车热管理行业正处于爆发与变革的前夕,伴随着动力电池热管理方案不断地创新升级,整体行业技术向着高效率和精细化迈进的趋势将日趋明朗。

  新能源汽车的崛起带来了大量的三电系统热管理需求,优质有效的电池热管理方案已经成为电动汽车最诱人的新风向,也将助长整个新能源汽车行业的绿色发展。

江苏兴云新能源有限公司成立于2015年,拥有“动力系统”的技术领导团队、“锂离子电池”的专业生产制造及“整合系统”的全面服务方案,以新能源产业为主轴,具备了电池包、BMS、动力总成等的研发制造与完整系统整合能力。技术与经营的核心由世界专业团队组成,实现了高安全设计、一致性高、使用寿命长及优质全面系统。

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