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動(dòng)力電池是新能源汽車(chē)的關(guān)鍵技術(shù),同時(shí)也是決定車(chē)輛成本與續(xù)航里程的重要因素。其中熱管理系統(tǒng)從熱管理控制性的角度,可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式熱管理;而從傳熱介質(zhì)的角度,又可分為空氣冷卻式、液體冷卻式與相變蓄熱式熱管理。下文小編將為大家詳細(xì)介紹“動(dòng)力電池三大傳熱介質(zhì)的熱管理系統(tǒng)”。
傳熱介質(zhì)會(huì)很大程度影響熱管理系統(tǒng)的性能與成本,空氣作傳熱介質(zhì)的原理是直接引入空氣,使其流過(guò)電池模塊達(dá)到散熱效果,通常需要風(fēng)扇、進(jìn)出口風(fēng)通等部件。進(jìn)風(fēng)來(lái)源一般有:外界空氣通風(fēng)被動(dòng)式冷卻、乘客艙空氣通風(fēng)被動(dòng)式冷卻/加熱、外界或乘客艙空氣主動(dòng)式冷卻/加熱三種形式。
被動(dòng)式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無(wú)需建立單獨(dú)系統(tǒng),直接利用現(xiàn)有環(huán)境。如冬季電池加熱,可以利用乘客艙的熱空氣,若電池溫度在車(chē)輛行駛中過(guò)高,乘客艙空氣冷卻效果不佳時(shí),可吸入外界冷空氣降溫。而主動(dòng)式系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜,需建立單獨(dú)系統(tǒng)提供冷卻(加熱),根據(jù)電池狀態(tài)進(jìn)行控制,可根據(jù)電池使用需求來(lái)選擇系統(tǒng),但會(huì)增加整車(chē)成本與能源消耗。
該熱管理系統(tǒng)以液體為介質(zhì)的傳熱,需在模塊與液體介質(zhì)之間建立傳熱通通,比如水套,以對(duì)流和導(dǎo)熱兩種形式進(jìn)行間接式加熱和冷卻,傳熱介質(zhì)常采用水 、乙二醇,也可將極塊沉浸在電介質(zhì)的液體中直接傳熱,需要采用絕緣措施以免短路。
被動(dòng)式液體冷卻一般是通過(guò)液體-環(huán)境空氣換熱后再將繭引入電池進(jìn)行二次換熱,而主動(dòng)式則是通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液-液體介質(zhì)換熱器,或者電加熱/熱油加熱實(shí)現(xiàn)一級(jí)加熱,以乘客艙空氣/空調(diào)制冷劑-液體介質(zhì)實(shí)現(xiàn)一級(jí)冷卻。
對(duì)以空氣和液體為介質(zhì)的熱管理系統(tǒng)由于需要風(fēng)扇、水泵、換熱器、加熱器、管路以及其它附件而使結(jié)構(gòu)過(guò)于龐大、復(fù)雜,同時(shí)也消耗了電池能量、陣低了電池的功率密度和能量密度。
水冷式電池冷卻系統(tǒng)采用冷卻液 (50%水/50%乙二醇)將電池?zé)崂?,?jīng)電池冷卻器傳遞至空調(diào)制冷劑系統(tǒng),并通過(guò)冷凝器傳遞至環(huán)境中,電池進(jìn)口水溫經(jīng)電池冷卻器換熱后容易達(dá)到較低的溫度,可調(diào)節(jié)電池在適宜工作溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。其中制冷劑系統(tǒng)主要部件有:冷凝器、電動(dòng)壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、膨脹閥帶截至閥、電池冷卻器(膨脹閥帶截至閥)及空調(diào)管等;冷卻水路包括:電動(dòng)水泵、電池(含冷卻板)、電池冷卻器以及水管、膨脹水箱等輔件。
相變材料PCM 對(duì)電池進(jìn)行冷卻的原理是:在電池大電流放電時(shí),相變材料將電池放出的熱量吸收,自身相變使電池溫度迅速陣低。此過(guò)程是系統(tǒng)把熱量以相變熱的形式儲(chǔ)存在相變材料PCM中。在電池進(jìn)行充電的時(shí)候,特別是在比較冷的天氣環(huán)境下(大氣溫度遠(yuǎn)低于相變溫度PCT ), PCM可將熱量排放到環(huán)境中去。
相變材料用于電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)中具有不需要運(yùn)動(dòng)部件、不需要耗費(fèi)電池額外能量等優(yōu)勢(shì)。具有高的相變潛熱和導(dǎo)熱率的相變材料,用于電池組的熱管理系統(tǒng)中可以有效吸收充放電過(guò)程中放出熱量,降低電池溫升,保證電池在正常溫度下工作。可以使大電流循環(huán)前后電池性能保持穩(wěn)定。通過(guò)在石蠟中添加熱導(dǎo)熱率高的物質(zhì)制成復(fù)合PCM,有助于提高材料的綜合性能。