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關于新能源汽車電池熱管理系統(tǒng)

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年04月23日  

說到純電動汽車,最大的問題大概就是續(xù)航里程了吧。在北方開新能源電動車的朋友都知道,一到冬天續(xù)航里程就會大幅降低。造成不敢開空調制熱,只能在車廂里忍受嚴寒而瑟瑟發(fā)抖。直接導致對新能源汽車的體驗極差。想要解決這個問題,我們就得依賴電池管理系統(tǒng)。今天小編就跟大家聊一聊這個話題。

什么是電池管理系統(tǒng)

電池管理系統(tǒng)的主要任務是保證電池組工作在安全區(qū)間內,提供車輛控制所需的必需信息,在出現(xiàn)異常時及時響應處理,并根據(jù)環(huán)境溫度、電池狀態(tài)及車輛需求等決定電池的充放電功率等。BMS的主要功能有電池參數(shù)監(jiān)測、電池狀態(tài)估計、在線故障診斷、充電控制、自動均衡、熱管理等。

熱管理系統(tǒng)的重要性

電池的熱相關問題是決定其使用性能、安全性、壽命及使用成本的關鍵因素。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,電池的可用容量將迅速發(fā)生衰減,在過低溫度下(如低于0°C)對電池進行充電,則可能引發(fā)瞬間的電壓過充現(xiàn)象,造成內部析鋰并進而引發(fā)短路。其次,鋰離子電池的熱相關問題直接影響電池的安全性。生產制造環(huán)節(jié)的缺陷或使用過程中的不當操作等可能造成電池局部過熱,并進而引起連鎖放熱反應,最終造成冒煙、起火甚至爆炸等嚴重的熱失控事件,威脅到車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,過高或過低的溫度都將引起電池壽命的較快衰減。動力電池的大型化使得其表面積與體積之比相對減小,電池內部熱量不易散出,更可能出現(xiàn)內部溫度不均、局部溫升過高等問題,從而進一步加速電池衰減,縮短電池壽命,增加用戶的總擁有成本。電池熱管理系統(tǒng)是應對電池的熱相關問題,保證動力電池使用性能、安全性和壽命的關鍵技術之一。熱管理系統(tǒng)的主要功能包括:

1、在電池溫度較高時進行有效散熱,防止產生熱失控事故;

2、在電池溫度較低時進行預熱,提升電池溫度,確保低溫下的充電、放電性能和安全性;

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

電池包(PACK)內的溫度環(huán)境對電芯的可靠性、壽命及性能都有很大的影響,因此,使PACK內溫度維持的一定的溫度范圍區(qū)間內就顯示尤其重要。這主要是通過冷卻與加熱來實現(xiàn),其冷卻方式主要分為三類:

1、風冷:風冷是以低溫空氣為介質,利用熱的對流,降低電池溫度的一種散熱方式,分為自然冷卻和強制冷卻(利用風機等)。該技術利用自然風或風機,配合汽車自帶的蒸發(fā)器為電池降溫,系統(tǒng)結構簡單、便于維護,在早期的電動乘用車應用廣泛,如日產聆風(Nissan?Leaf)、起亞Soul?EV等,在目前的電動巴士、電動物流車中也被廣泛采納。

2、液冷:液體冷卻技術通過液體對流換熱,將電池產生的熱量帶走,降低電池溫度。液體介質的換熱系數(shù)高、熱容量大、冷卻速度快,對降低最高溫度、提升電池組溫度場一致性的效果顯著,同時,熱管理系統(tǒng)的體積也相對較小。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,液體必須保證絕緣(?如礦物油)?,避免短路。同時,對液冷系統(tǒng)的氣密性要求也較高。此外,就是機械強度,耐振動性,以及壽命要求。?液冷是目前許多電動乘用車的優(yōu)選方案,國內外的典型產品如寶馬i3、特斯拉、通用沃藍達、吉利帝豪EV。

3、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,在整車或電池系統(tǒng)中建立空調系統(tǒng),將空調系統(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)并快速高效地將電池系統(tǒng)的熱量帶走,從完成對電池系統(tǒng)冷卻的作業(yè)。目前通過直冷的冷卻方式基本在電動乘用車上,最典型的如BMW?i3(i3有液冷、直冷兩種冷卻方案)。

寫在最后

純電動汽車中電池的溫度直接影響了電池的安全性,因此電池的熱管理系統(tǒng)是我們最應該關注的環(huán)節(jié)。這也將成為未來電動車優(yōu)化的重點之一。

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