動(dòng)力鋰電池冷卻系統設計方法有哪些?
動(dòng)力鋰電池的冷卻性能的好壞直接影響電池的效率,同時(shí)也會(huì )影響到電池壽命和使用安全。溫度的升高會(huì )影響電池的很多特性,如內阻、電壓、SOC、可用容量、充放電效率和電池壽命。


在電動(dòng)汽車(chē)中,冷卻系統重要分為兩部分:一是對動(dòng)力系統的驅動(dòng)電機、車(chē)輛控制器和DC/DC等部件冷卻,二是對供電系統的動(dòng)力鋰電池和車(chē)載充電器冷卻。不同的熱管理系統,零部件類(lèi)型的結構不同、重量不同以及系統的成本不同和控制方式不同,使得系統所達到的性能也不相同。在進(jìn)行電池包熱管理系統類(lèi)型設計選擇時(shí),要考慮到電池的冷卻性能需求,結合整車(chē)的性能以及空間大小,系統的穩定性和成本高低也是要考慮的因素。
1、風(fēng)冷
國內外電動(dòng)汽車(chē)電池組的冷卻方式上重要有以下幾種:空氣冷卻、液體冷卻、熱管冷卻。目前空氣冷卻方式仍然是重要采用的方法,空氣冷卻比較容易實(shí)現,但冷卻效果不佳。
2、液冷
液體冷卻有較好的冷卻效果,而且可以使電池組的溫度分布均勻,但是液體冷卻對電池包的密封性有很高的要求,假如采用水這類(lèi)導電液體,需用水套將液體和電池單體隔開(kāi),這樣不僅新增了系統的復雜性而且降低了冷卻效果。
一般冷卻系統都是安裝在電池組模塊附近,原理和空調的制冷原理相似,冷卻系統通過(guò)管路和單個(gè)電池模塊相連,管路里循環(huán)流動(dòng)冷卻液(一般是乙二醇),將單個(gè)電池模塊的熱量帶走,冷卻系統將乙二醇制冷,多余熱量通過(guò)風(fēng)扇排到外界,而乙二醇再次循環(huán)進(jìn)入電池模塊,繼續吸收電池散發(fā)的熱量。
3、熱管技術(shù)
熱管技術(shù)可以滿(mǎn)足電池組的高溫散熱與低溫預熱雙工況要求,響應快,溫度均勻性好,作為電池組新的冷卻方法被提出后,有了一定的發(fā)展,且作為產(chǎn)業(yè)研究的重點(diǎn)方向,但是受到布置和體積的限制,目前還沒(méi)有實(shí)車(chē)使用。
熱管技術(shù)工作示意圖
從現有電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力鋰電池冷卻方式來(lái)看,風(fēng)冷一直占據重要的位置,尤其是日系電動(dòng)汽車(chē),基本采用風(fēng)冷系統。隨著(zhù)應用環(huán)境對電池的要求越來(lái)越高,液冷也成為車(chē)公司的優(yōu)先方法,如特斯拉、寶馬等品牌。我國主流電動(dòng)乘用車(chē)公司也開(kāi)始轉向液冷系統,從中長(cháng)期趨勢來(lái)看,液冷將占據主流。
電池包冷卻系統重要組件
不同的冷卻系統有相對應的冷卻組件:風(fēng)冷系統重要部件為風(fēng)機,液冷系統重要部件為冷卻板。
風(fēng)冷系統組件:冷卻風(fēng)道、風(fēng)機、電阻絲
風(fēng)機的選型直接影響電池包空冷系統的冷卻效果。風(fēng)機的選型要求如下:根據電池的熱生成速率確定空氣流量;滿(mǎn)足每個(gè)模塊的溫升要求;基于系統所需空氣流量以及系統的壓降曲線(xiàn)選擇滿(mǎn)足要求的風(fēng)機。
液冷系統組件:水冷管道、冷卻泵、冷卻閥、冷卻板
冷卻板作為電池包液冷系統中最關(guān)鍵的零部件之一,冷卻板的選型至關(guān)重要。冷卻板的選型必須滿(mǎn)足如下要求:冷卻板的壓降必須滿(mǎn)足客戶(hù)要求;冷卻水流動(dòng)的一致性要求;爆破壓力要求;冷卻板的機械要求;冷卻板必須通過(guò)振動(dòng)和沖擊載荷測試;冷卻板必須滿(mǎn)足公差要求以及空間尺寸要求。
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