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【原创】如何保持动力电池的均温性
中国新能源车| 电池热安全 文章来源自:高工锂电网
2020-01-06 09:48:30 阅读:3069
摘要新能源车市场的增长,传统的驱动新添了一种以电池驱动的方式,“热安全”的问题在整个行业成为焦点问题,热管理市场也会迎来一波新的增长。

基于解决石油依赖程度和降低碳排放的诉求,中国政府推出一系列政策来推动新能源车替代部分燃油车市场份额。

从2014年至2018年,中国新能源车市场从8.9万辆增长至121.2万辆,增长逾12倍。

新能源车市场的增长,传统的驱动新添了一种以电池驱动的方式,“热安全”的问题在整个行业成为焦点问题,热管理市场也会迎来一波新的增长。

电池的“不安全因素”和驱动作用,决定了其在热管理系统中重要位置。并且,电池的工作温度关系到电池的性能、寿命等重要因素,所以在适当的温度下工作,对于电池来说,相当重要。

电池的“热管理”不仅仅局限在给电池降温,而是涵盖其在“动”和“静”的状态下温度的平衡,主要状态包括给电池加热来进行快速启动、高温状态下散热、电池组内的温度均匀分布,整个系统还包括温度监测以及有害气体排放的设置,这样下来才算一套完整的电池热管理系统。

不过这个三种热状态管理方式中,最终决定电池寿命及性能的,还是系统均温的平衡能力。

现实情况是,极耳的温度不完全代表极片的中心最高温度,再加上叠片工艺不同传热途径不同,所以单体电芯上温点采集布置是不确定的。单体电芯组成的模组、包体,因结构设计、布置的差异也是完全不同的,所以温度采集点的布点也是一个关键点。

一个比较耗成本的方式是尽可能多地布温度采集点,但是这就意味着会在电池包上有更多的累赘,电池能量密度和系统功率会受影响,同时车企在成本上也吃不消。但是如果要得到更准确的温度情况,温点的采集自然是非常重要的。

在采集完温度之后,接下来就是对于不同状态下温度的监测了,电芯上布置温度传感器,连接导线到BMU里面的测温电路中,对电池温度进行实时监测。

根据此前爱驰汽车热管理专家宋兆普给出的参考资料,不同状态下单体电池之间的温差应该小于5℃-8℃(仅供参考)。

为了保证电池单体之间的均温性,车企需要在不同车况下对电池进行加热和冷却来保持电池的正常温差,目前市面上比较被认可的既能加热又能冷却的是电池热管理技术,包括电池加热和电池冷却。

液冷技术主要是通过液体来传输热量,液体介质的热容量大、冷却速度快,所以能够比较快地降低最高温度和均衡电池组温度。同时,液冷系统比较灵活,可将电池单体或模块沉浸在液体中,也可以在电池模块间设置冷却通道,也可在电池底部采用冷却板。

液冷是目前许多电动乘用车的优选方案,宝马i3、特斯拉、通用Volt、吉利帝豪EV等都是使用的液冷技术,但是液冷的排列方式各异。

特斯拉采用蛇形的排列方式,而且最近还公布了一项新专利“液冷充电连接器”,这款连接器与充电站用的充电连接设备相类似,能够连接功率更大的直流快速充电器,且能够帮助充电设备快速散热。

Volt与特斯拉不同的是,冷却通道是安在两个软包电芯之间。相较于蛇形冷板,液冷系统的压力损失较小。

在液冷技术中,电芯的热量通过导热硅胶片传递至液冷管,然后由液冷管热胀冷缩自由流动运输热量,启动前的电池预热加热片的热量通过导热硅胶片将热量传递给电池组。

此外,主动直冷也是部分车企的选择方式之一。

制冷剂直接冷却是指在整车或电池系统中建立一个空调系统,将空调系统的蒸发器安装在电池系统中,制冷剂在蒸发器中蒸发从而快速将电池系统的热量带走。

加热模式的话,目前主流是PTC水加热方案,通过对适用直流电驱动的陶瓷加热器,为流通的冷却液加热,经过电子水泵送至动力总成进行加热工作。

NE时代研究认为,过渡期加热方式将使用小功率PTC+热泵的形式,后期以热泵为主。

对于保持电池的均温,除了借靠外力对其温度进行调控,影响电池温度一致性的一个很大的原因是模组里面各个单体电芯之间的一致性,同一极片会因为涂布厚度工艺存在温差,所以在进行温度调控之前,做好电池的一致性也是一个很重要的因素。

文章来源:NE时代

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