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動力電池熱管理系統簡析

作者:中國儲能網新聞中心 來源:電動車頭條 發布時間:2019-04-07 瀏覽:次
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178时时彩计划群 www.rhnbd.icu 特斯拉又有又雙叒叕發生自燃了,在廣州市天河區,一輛特斯拉Model S發生自燃,車輛損失嚴重,而這距離上一次特斯拉Model S在美國碰撞后自燃還不到兩個月。

特斯拉發生自燃事件已經不是一次兩次了,每次也都引起了極大的轟動,而結果往往都是不了了之,特斯拉并沒有公布汽車自燃的原因。

事實上,人們關注的不僅僅是特斯拉的自燃問題,更多的是新能源汽車安全性的問題,畢竟特斯拉在新能源汽車市場算是旗幟一般的存在,如果特斯拉的產品不能夠令人信任,那么消費者在面對新能源汽車時自然會有顧慮。

新能源汽車的安全性一直都受到極大的關注,而大家的關注點也都是跟電池相關的,包括起火爆炸、漏電、涉水、輻射等等。其實,車企在研發新能源汽車的時候會將這些問題考慮在內,為了安全會解決問題或者在某些方面做出妥協。

在這里,我們主要了解動力電池的冷卻系統,冷卻性能的好壞會直接影響電池的效率,同時也會影響電池的壽命和使用安全。

動力電池在充放電的過程中會產生一定熱量,從而導致溫度上升,溫度升高會影響電池的很多特性參數,如內阻、電壓、可用容量、放電效率和電池壽命等等。

為了盡可能延長動力電池的使用壽命并獲得最大功率,需要在規定溫度范圍內使用電池,這就涉及到動力電池的冷卻系統。

目前新能源汽車動力電池系統的熱管理主要可分為四類,自然冷卻、風冷、液冷和直冷,其中自然冷卻是被動式的熱管理方式,而風冷、液冷和直流是主動式的,而這三者的主要區別在于換熱介質的不同。

自然冷卻

自然冷卻沒有額外的裝置進行換熱,通俗的講就是靠自然風吹,例如比亞迪秦、唐以及騰勢等采用LFP電芯的車型上都采用了自然冷卻。

自然冷卻的優勢是結構簡單、成本低、占用空間較小,缺點也比較明顯,散熱效率低,無法適應大功率充放電的冷卻需求,一般只用于運行工況緩和、對成本敏感的電動汽車。

風冷

在市面上所售的新能源電動汽車中,風冷的比重仍然較大,是目前新能源汽車動力電池中應用較為廣泛的散熱技術。

風冷采用空氣作為換熱介質,原理是利用散熱風扇將來自車廂內部的空氣吸入動力電池箱,以冷卻動力電池以及動力電池的控制單元等部件。像豐田普銳斯、本田Insight、凱美瑞混動版以及卡羅拉雙擎等車型都采用了風冷式的電池冷卻系統。

與其它技術相比,風冷技術相對簡單、安全維護也比較方便,能夠在低成本的情況下,達到良好的散熱性能。

不過,風冷技術的劣勢也非常明顯,尤其是與液冷技術相比,它與電池表面之間的熱交換系數低,冷卻、加熱的速度仍然比較慢,電池箱內部溫度均勻性不容易控制,且電池箱的密封設計較難,防塵防水效果較差。不得不說的是,一些電動汽車起火事件,就是由于風冷技術的熱管理性能比較差。

液冷

隨著使用環境對動力電池的要求越來越高,液冷技術也逐漸取代風冷技術成為各大車企的優先選擇,尤其是在大中型純電汽車中,液冷系統的使用率非常高,在小型純電動汽車乃至插電式混合動力汽車中,應用液冷的新車型也越來越多。

液冷技術的原理是通過電池包內部的冷卻液來帶走電池在工作中所產生的熱量,以達到降低電池溫度的效果。

簡單來講,液冷系統技術在電池包里穿過一個水管,需要為電池降溫的時候就往水管里通冷水,通過冷水帶走熱量降溫,而需要升溫的時候就往水管中通入熱水。

液冷系統對電池包的溫度控制效果要優于風冷系統,液體介質的換熱系數高,熱容量大、冷卻速度也更快。

據了解,目前特斯拉Model S、帝豪EV、江淮IEV6E等都采用了液冷技術,值得一提的是江淮IEV6E運動版是國內首款采用液冷技術的微型純電動汽車,它所裝配的液冷式電池溫控系統,可以將電池溫度控制在15-35℃之間,在-30-55℃的環境下都可以正常使用相當出色。

直冷

最后要說的是直冷系統,直冷系統與液冷系統的結構類似,但直冷會直接將汽車空調系統的制冷劑注入電池包內部,制冷劑在氣液相變過程中能夠吸收大量的熱,更快速的帶走電池內部的熱量,散熱效率更高。

直冷采用制冷劑作為換熱介質,制冷劑能夠在過程中吸收大量的熱。直冷相比液冷能夠將換熱效率提升三倍以上,更快速的將電池系統內部的熱量帶走。寶馬i3中便采用了直冷的方案。

直冷系統提高了換熱效率,但也有缺陷,它對系統的氣密性要求較高,對生產制造工藝提出了更高的要求,再就是直冷系統的散熱均勻性不易控制,電芯溫差存在過大的風險。

此外,直冷系統只能夠集成散熱的功能,不具備加熱的功能,需要另外安裝一套獨立的加熱系統來應對冬季的低溫。

在新能源汽車發展的早期,市場上多以A00與A0級車型為主,這些車型對性能的要求不高,多為城市上下班通勤使用,而且受限于成本,往往會采用自然冷卻或者是風冷。

但是隨著新能源汽車的發展,市場的進一步推廣,新能源汽車市場的結構在逐漸趨向成熟,A級車以上的市場份額逐漸提升,同時對續航里程、能量密度、電池容量與充電速度等提出更高的要求。

隨著電池能量密度越來越高,電池的安全性問題也要引起格外的重視,因為熱失控后的負面影響會比較大,而液冷系統在換熱效率、控制溫度升高與降低以及NVH等方面都有不錯的表現,或許會得的更廣泛的應用。

新能源汽車發展已經進入到白熱化的階段,對于電池技術的要求越來越高,而熱管理系統對電池的安全性能夠發揮極大的作用,它快速的發展也能夠讓新能源汽車處于更好的進步中。

關鍵字:動力電池熱管理系統

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