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学修新能源汽车(六十二)新能源汽车动力电池的热管理系统的形式及应用讲解

电池的热相关问题是决定其使用性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。

温度高低对于里离子动力电池的整体性能,包括电池的容量、功率、充放电效率、安全性和毒命等都有着非常显著的影响。

温度较低时,电池的可用容量将迅速发生减,在过低温度下(如低于0℃))对电池进行充电,则可能引发瞬间的电压过充现象,造成内部析锂并进而引发短路。

其次,锂离子电池的热相关问题直接影响电池的安全性。生产制造环节的缺陷或使用过程中的不当操作等可能造成电池局部过热,并进而引起连锁放热反应,最终造成冒烟、起火甚至爆炸等严重的热失控事件,威胁到车辆驾乘人员的生命安全。

另外,锂离子电池的工作或存放温度影响其使用寿命。电池的适宜温度约在15-25C之间,过高或过低的温度都将引起电池寿命的较快衰减。动力电池的大型化使得其表面积与体积之比相对减小电池内部热量不易散出,更可能出现内部温度不均、局部温升过高等问题,从而进一步加速电池衰减,缩短电池寿命。

热管理系统的功能主要包括:

1、电池温度的准确测量和监控/

2、电池模组温度过极限值时,能有效散热和降温

3、低温条件下快速加热,使电池处于正常运行的温度范围

4、保证电池组温度场的均匀分布,降低单体电池之间的温度差异

热管理系统设计的目的是根据整车典型的运行工况和锂离子电池的发热功率来选择合适的热管理方式,基于电池的温度特性合理设计热管理策略,保证电池包内各个电池都工作在合理温度范围,同时尽量维持电池包内各个电池及电池模组之间的温度特性。

热管理系统分类:

自然冷却 强制风冷,液冷和直冷,

这四种冷却方式的冷却效率依次增强

1;自然冷却 采用自然冷却散热方式是以典型的以空气为传热介质的冷却方式-以比亚迪秦14款、15款为代表。

学修新能源汽车(六十二)新能源汽车动力电池的热管理系统的形式及应用讲解

2、强制风冷–以丰田凯美瑞、普锐斯为代表

电池处有进气通道,并配置鼓风机,强制给动力电池进行送风散热。

学修新能源汽车(六十二)新能源汽车动力电池的热管理系统的形式及应用讲解

下图为奇瑞艾瑞泽混动版的强制风冷原理:

学修新能源汽车(六十二)新能源汽车动力电池的热管理系统的形式及应用讲解

3、液冷

液体冷却的冷却效果远远超于自然冷却和强制风冷。在复杂工况下,尤其是高放电倍率,高充电倍率、较高的运行环境温度(例如南方夏季酷热天气,气温235°)时,依靠自然冷却和强制风冷很难满足散热需求,而且电池之间的温度不均也非常突出,因此需要效率更高的传热介质才能达到电池包的散热需求。液体介质相对于空气介质拥有更大的导热系数,通常的设计是电池的热量通过液冷板换(外壁)与液体实现换热。

学修新能源汽车(六十二)新能源汽车动力电池的热管理系统的形式及应用讲解

4、液冷+直冷–以比亚迪元ev360为例如下图

学修新能源汽车(六十二)新能源汽车动力电池的热管理系统的形式及应用讲解

1、驾驶室内制冷模式:

电子膨胀阀1打开—BC14电动压缩机启动—冷媒开始运转,同传统燃油车一样,通过蒸发器吹进驾驶室—-开启冷风模式

2、动力电池需要降温模式:

当电池包温度达到35度时,需要启动空调制冷散热—-电子膨胀阀2打开—电动水泵M运转,将动力电池包的制冷剂进入板式换热器,同时,车辆空调压缩机启动—冷却系统也进去板式换热器,通过板式换热器,给动力电池降温。

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