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纯电动汽车电池液冷 纯电动汽车电池热管理风冷与液冷

  电动小侦探   2022-01-14 次浏览

现在是电气化的时代,所有物件的形式都在向电气化靠拢。电池包的冷却有风冷和液冷两种方式。研究表明风冷方式易实现,但电池包温度梯度变化较大,不利于电池稳定工作。通过冷却液与空调系统的制冷剂进行换热的液冷方式逐渐成为主流,下面就和电动邦小编一起围观纯电动汽车电池液冷吧。

纯电动汽车电池液冷——类型


1、 风冷:风冷是以低温空气为介质,利用热的对流,降低电池温度的一种散热方式,分为自然冷却和强制冷却(利用风机等)。该技术利用自然风或风机,配合汽车自带的蒸发器为电池降温,系统结构简单、便于维护,在早期的电动乘用车应用广泛,如日产聆风(Nissan Leaf)、起亚Soul EV等,在目前的电动巴士、电动物流车中也被广泛采纳。

2、 液冷:液体冷却技术通过液体对流换热,将电池产生的热量带走,降低电池温度。液体介质的换热系数高、热容量大、冷却速度快,对降低最高温度、提升电池组温度场一致性的效果显著,同时,热管理系统的体积也相对较小。液冷系统形式较为灵活:可将电池单体或模块沉浸在液体中,也可在电池模块间设置冷却通道,或在电池底部采用冷却板。电池与液体直接接触时,液体必须保证绝缘(如矿物油),避免短路。同时,对液冷系统的气密性要求也较高。此外,就是机械强度,耐振动性,以及寿命要求。液冷是目前许多电动乘用车的优选方案,国内外的典型产品如宝马i3、特斯拉、通用沃蓝达、吉利帝豪EV。

3、 直冷:直冷(制冷剂直接冷却):利用制冷剂(R134a等)蒸发潜热的原理,在整车或电池系统中建立空调系统,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并快速高效地将电池系统的热量带走,从完成对电池系统冷却的作业。目前通过直冷的冷却方式基本在电动乘用车上,最典型的如BMW i3(i3有液冷、直冷两种冷却方案)。

纯电动汽车电池液冷——背景


随着应用环境对电池的要求越来越高,液冷技术正逐渐取代风冷技术成为各大车企的优先选择。从目前各整车厂发布的新车型来分析,大中型纯电动汽车继续扩大液冷系统的渗透率,而小型纯电动汽车乃至插电混动汽车,应用液冷系统的新车型也越来越多。

据了解,目前国内外的典型车型如宝马i3、特斯拉Model S、通用Volt、华晨宝马之诺、吉利帝豪EV等都采用液冷技术。除此之外,还有更多的车企包括比亚迪、北汽、广汽、别克、云度、江淮、小鹏汽车、奇点汽车等都纷纷采用液冷技术。

特别值得一提的是,前不久刚刚上市的江淮汽车iEV6E运动版,是国内首款搭载21700三元电池的乘用车,同时也是国内首款采用液冷技术的微型纯电动汽车,iEV6E运动版装配的液冷式电池温控系统,可以将电池温度控制在15-35℃之间,在-30℃到55℃的环境下均可正常使用,有分析人士认为其温控性能可媲美特斯拉。

而据国外媒体报道,本田汽车公司今年推出的2018款Clarity插电式混合动力车,其电池组配备了液冷散热系统,这是该公司首次采用液冷散热系统,因为本田现有的混合动力车(HEVs)以及插电式混合动力车的电池组采用都是风冷散热系统。

此外,本田还将电池的能量密度和能量输出密度分别增加了110%和40%。因此,电池组的热量也随之增高。如果使用风冷散热系统解决热量问题,则必须在电池之间设置空气通道,从而会增加电池组的体积,还会很难确保有足够的内部空间。因此,本田电池组开始采用液冷散热系统,散热效果比风冷散热系统高约250%,可有效冷却电池组。

纯电动汽车电池液冷——发展前景


液冷技术的原理,是通过电池包内部的冷却液来带走电池在工作中所产生的热量,以达到降低电池温度的效果。简单说就是在电池包里放一根水管,需要降温的时候就往水管里灌冷水,通过冷水带走热量来降温,需要升温的话就灌热水。从使用的角度来看,液冷系统对于电池包的温度控制效果要优于风冷系统,液体介质的换热系数高、热容量大、冷却速度也更快。

有分析认为,早期用液冷技术的新能源汽车比较少,主要由于当时市场上以A00和A0级车型为主,该类车型对性能的要求不高,同时基于成本问题没有使用液冷技术。

随着补贴退坡和市场的进一步推广,新能源汽车的市场结构将会逐渐趋向于乘用车,A级以上的车型市场份额将提升,也将对续航里程、能量密度、电池容量、充电速率等性能提出更高的诉求。在保证整车性能的同时,还要保证一定的加速性能,所以液冷技术也就成为了主流选择。

有研究数据显示,预计到2022年动力电池冷却系统装配份额中,液冷技术占比将达到55%;按车型来看,插电式混动车型动力电池冷却系统液冷技术占比将达85%,纯电动车型动力电池冷却系统液冷技术占比将达44%。

当前,新能源汽车动力电池高镍化趋势明显,能量密度不断攀升,电池的安全性问题愈发重要,热管理方案逐渐成为新能源汽车的核心竞争力所在。整车企业、电池供应商对于热管理系统的投入也越来越大。而随着液冷等热管理技术的不断创新,让人们对新能源汽车有了更多的期待。

汽车的电池管理系统就相当于是电动汽车的心脏,核心部位。由于车辆空间有限,电池工作中产生的热量累积,会造成各处温度不均匀从而影响电池单体的一致性。从而降低电池充放电循环效率,影响电池的功率和能量发挥,严重时还将导致热失控,影响系统安全性与可靠性。为了使电池组发挥最佳的性能和寿命,需要对电池进行热管理,将电池包温度控制在合理的范围内。小编分享的关于纯电动汽车电池液冷的内容到此就要和大家再见咯。


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