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干货|动力电池热管理系统组成及其设计流程

北极星储能网  来源:海基科技    2018/6/7 11:43:45  我要投稿  

北极星储能网讯动力电池是电动汽车的能量来源,在充放电过程中电池本身会伴随产生一定热量,从而导致温度上升,而温度升高会影响电池的很多工作特性参数,如内阻、电压、SOC、可用容量、充放电效率和电池寿命。电池热效应问题也会影响到整车的性能和循环寿命,因此,做好热管理对电池的性能、寿命至整车行驶里程都十分重要。

今天,就从电池热管理系统及设计流程、零部件类型及选型、热管理系统性能及验证等几个方面来和大家聊一聊:

01、动力电池热管理必要性

1、电池热量的产生

由于电池阻抗的存在,在电池充放电过程中,电流通过电池导致电池内部产生热量。另外,由于电池内部的电化学反应也会造成一定的生热量。

2、温度升高对电池寿命的影响

温度的升高对电池的日历寿命和循环寿命都有影响。

从上面两个图可以看出,温度对电池的日历寿命有很大的影响。同样的电芯,在环境温度23℃,6238天后电池的剩余容量为80%,但是电池在55℃的环境下,272天后电池的剩余容量已经达到80%。温度升高32℃,电芯的日历寿命下降了95%以上。因此,温度对日历寿命的影响极大,温度越高日历寿命衰退越严重。

从上面两个图可以看出,温度对电池的循环寿命也有很大的影响。同一款电芯,当剩余容量为90%,25℃温度下输出容量为300kWh,而35℃温度下的输出容量仅为163kWh。温度上升10℃ ,电芯的循环寿命下降了近50%。由此可见,温度对电池的循环寿命有很大的影响。

因此,为了电池包性能的最优化,需要设计热管理系统确保各电芯工作在一个合理的温度范围内。

02、热管理系统的分类及介绍

不同的热管理系统,零部件类型的结构不同、重量不同以及系统的成本不同和控制方式不同,使得系统所达到的性能也不相同。主要有如下五大类:

1、直冷系统

直冷系统具有系统紧凑、重量轻以及性能好的优点。但是此系统是一个双蒸发器系统、系统没有电池制热、没有冷凝水保护、制冷剂温度不易控制且制冷剂系统寿命短。

2、低温散热器冷却系统

低温散热器冷却系统是电池的一个单独系统,由散热器、水泵和加热器组成。该冷却系统具有系统简单、成本低、低温环境下经济节能等优点。但是此系统有着冷却性能低、夏天水温高、应用受天气限制等缺点。

3、直接冷却水冷却系统

直接冷却水冷却系统具有系统紧凑、冷却性能好以及工业应用范围广等优点。但是此系统零部件比直冷多、系统复杂、燃料经济性差且压缩机负荷高。此类型的冷却系统是目前最常用的电池热管理系统之一。

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