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新能源汽车热管理

  热管理   2019-07-26 次浏览

       传统汽车热管理技术主要集中于发动机的热管理技术上,乘务舱的温度控制采用由发动机带动的压缩机为能量源进行制冷,利用发动机的余热采暖。

       而针对纯电动汽车,所有能量均来源于动力电池,而从目前的电池能量密度来看,新能源汽车的能量并不能满足当前的里程需要,并且新能源汽车没有发动机,无法利用余热给乘务舱制热,目前采用的PTC电流直接加热取暖,冬天耗电会更多,有效数据显示,当冬季环境为恶劣工况时,开启空调制热后,新能源汽车的续航里程将缩短40%以上,因此如何综合管理能量显得尤为重要。

        动力电池热管理为核心

  与传统汽车相比,新能源汽车热管理要求高于传统汽车,新能源汽车热管理系统更复杂,不仅有空调系统,而且新增电池、驱动电机等部件都是具有冷却需求。

  (1)由于受到电池本身的特性影响,高温时容易发生热失控,危害乘客的人身安全,低温时容易发生锂枝晶或其他副反应,影响电芯的放电容量,缩短续航里程,因此对电池进行热管理十分有必要。

  (2)目前电动汽车在冬季采暖主要采用PTC直接加热,热效率过低,耗电量过大,因此目前各大汽车厂在研发适用于电动汽车的热泵空调。

  新能源汽车热管理要求高

  相对于传统燃油汽车更多只需注重发动机的热管理,新能源汽车热管理系统需要从系统集成和整体角度出发,统筹热量与动力总成及整车之间的关系,采用综合手段控制和优化热量传递的系统。其可根据行车工况和环境条件,自动调节冷却强度以保证被冷却对象工作在最佳温度范围,从而优化整车的环保性能和节能效果,同时改善汽车运行安全性和驾驶舒适性等,同时汽车热管理系统主要用于冷却和温度控制,包括乘客舱热管理(空调系统)、动力总成冷却等。因此相对于传统汽车,新能源汽车的热管理系统会显得更为复杂、价值量更大。

  多部件热管理需求

  新能源汽车热管理系统相对于传统汽车,一般新增了动力电池、电机及电子部件等多部件多领域的冷却需求。

  传统汽车热管理系统主要包括两部分:发动机冷却系统和汽车空调系统。新能源汽车由于发动机、变速箱等部件变成了电池电机电控和减速器,其热管理系统主要包括四部分:电池热管理系统、汽车空调系统、电机电控冷却系统、减速器冷却系统。新能源汽车热管理系统按冷却介质分类主要包括液冷回路(电池及电机等冷却系统)、油冷回路(减速器等冷却系统)及冷媒回路(空调系统),涉及零部件包括控制部件(电子膨胀阀、水阀等)、换热部件(冷却板、冷却器、油冷器等)与驱动部件(电子水泵与油泵等)。

  新能源汽车热管理系统高价值量

  传统汽车空调系统结构简单,依靠发动机带动空调压缩机制冷,依靠发动机热源制热;纯电动汽车由于没有发动机,需要依靠电动压缩机制冷,依靠PTC 加热器制热,结构复杂,且电池热管理系统不仅要防止电池过热,还要在电池过冷时进行保温。整体来看,新能源汽车由于其热管理系统比较复杂,对部件需求有所增加,形成新的电子膨胀阀、电池冷却器、冷却板、PTC 加热器等部件的需求。传统汽车热管理系统单车价值一般在2000 元左右,新能源汽车热管理系统单车价值可超过6000 元,价值量明显提升。

 电池热管理以液冷为应用趋势

  相对于传统汽车绝不多数采用自然风冷的散热模式,新能源汽车的电池热管理系统对电池的性能和使用寿命影响巨大。

  锂电池最佳工作温度范围约20-30℃,低温时电池容量较低,充放电性能差;高温时电池循环寿命会缩短,过高温度工作甚至有爆炸等安全问题。此外,电动汽车动力电池组是由多个电池单体通过串并联方式组成,电池单体都紧密地布置在一起,在进行充放电时,各电池单体所产生的热量会互相影响,如果散热不均匀,将造成电池组局部温度快速上升,使电池的一致性恶化,使用寿命将大大缩短,严重时会造成某些电池单体热失控,产生比较严重的事故。当动力电池处于低温环境中,电池的充放电性能会大大降低,导致电池无法正常工作。

  为了使动力电池组保持在合理的温度范围内工作,电池组必须拥有科学和高效的热管理系统,而液冷系统一般都是独立运行,不受车辆行驶外界条件的影响,因此也是目前新能源汽车电池热管理中最为稳定高效的热管理处理方式之一,也是目前最受各大新能源车商亲昧的热管理方案。

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