电动车电池温控方法内有玄机,安全和高效都少不了它(上)

雅斯顿原创文章 | Zinc

电动轿车由于有多半本钱流向了电池,电池技能凹凸会很大程度影响电动轿车的水平。所以咱们平时会很重视电池技能方针,比方容量、能量密度、放电倍电动车电池温控办法内有玄机,安全和高效都少不了它(上)率等。

不过咱们仍是发现,即使方针相差不多,仍然会呈现体现纷歧,乃至单个车型还发作了起火事端。这不得不让咱们忧虑起来,是不是忽视了某些重要技能电动车电池温控办法内有玄机,安全和高效都少不了它(上)方针?

其实不管是哪种类型的电池,各大新闻中,咱们常常能看到“高、低温对电池安全和高效的影响不行小觑”的字眼。这启示应该好好重视下电池的温控技能。

1 两个常见现象阐明温控技能重要性

动力电池温度操控的方针是将动力电池一向处于杰出作业状况,比方锂电池的抱负作业温度是20℃~40℃,那咱们就要尽或许将电池温度维持在这个范围内。由于高温会影响电池的寿数和安全性,低温会影响标签5电池的充放电才干。

大电流充电下,极化内阻增大会导致焦耳发热效应加重带来副反响,如电解液的反响分化、产气等一系列问题,对电池安全性发作影响。

这些听起来或许有些单调,咱们拿两个咱们常常会遇到的现象来解说工程师是怎样运用这个准则的。

现在的许多纯电动轿车充电器都有快充功用,运用下来,会发现一般只需要半个小时左右就能够充到80%,不过往后的20%充电速度要慢的多。

之所以会这样,和快充选用的是大电流有很大联系。焦耳规律公式告知咱们Q=I2Rt,说的便是电流经过导体发作的热量与电流的平方成正比。所以在充电进程中,假如一向选用大电流,简略引发线路过负荷、元器件高温,有起火危险。

焦耳规律是定量阐明传导电流将电能转换为热能的规律。

为了避免长期大电流充电而引发的过热,在设定上,BMS体系会在电池容量充到80%左右时,将充电形式切换成恒压形式,并下降充电电流,充电速度因而会显着怠慢。

当然,单纯经过电流电压的调控还不足以将温度操控在适合范围内,快充进程中电动车电池温控办法内有玄机,安全和高效都少不了它(上)还需要选用冷却手法电动车电池温控办法内有玄机,安全和高效都少不了它(上)带走热量。比方液冷办法,会让ETC(电子节气门)承当操控冷却液温度的作业;让BMS承当操控冷却液与电池包内部的热量交流作业。

又或许在冬季的时分,咱们发现动力电池不经用、不好用,这一现标签3象是由于低温会下降锂电池的可用容电量(见下图)、增大电池极化内阻。前者天然不必多说,后则会导致输出到电机上的电压下降,发作加快无力感。

有没有发现,极化内阻凹凸温都受不了?这是由于极化电阻包含电化学极化和浓差极化,高温浓差极化大、低温电化学极化大,所以凹凸温都吃不消。

咱们知道三元锂电池由于低温标签10适应性更好,放电功能比磷酸铁锂电池要好,但即使如此,在-20℃环境下电池以0.2C倍率放电时容量也仍是要比常温25℃时下降25%左右。

所以咱们需要给电池升温。比方比亚迪EV360装备的电池智能温控办理体系,电池加热是经过一个加热器从动力标签11电池取电,发热之后经过液冷传送到电池包,给电池进行加热。

特斯拉在本年4月的时分推出的“在途电池预热”功用也是如此,说的是当驾驶员向车辆导航体系宣布指令,寻觅超级充电桩时,该体系会给电池加热,然后可让电池在充电之前到达最佳充电温度。据电动车电池温控办法内有玄机,安全和高效都少不了它(上)称,该功用可将充电时刻削减25%。

1 电池冷却体系本来有这么多计划

从以上介绍咱们知道了,针对电池不能过热的问题,动力电池组冷却体系会协助动力电池组及时降温,以防动力电池组温度升高过快。

由于要结合整车的功能以及空间巨细、体系的稳定性和本钱凹凸,动力电池冷却体系呈现了多种技能计划,这些计划直接影响着咱们的用车体会。

动力电池常用的冷却办法能够分为四种,即天然冷却,风冷,直接冷却(液冷),直接冷却(相变冷却/制冷剂直冷)。由于每种电池的作业机理不同,他们的凹凸温功能也会有所不同,冷却需标签19求天然也会跟从改动。

比方磷酸铁锂电池耐高温功能好,因而一般来说,能够直接选用天然冷却。像比亚迪在秦,唐,宋,E6,腾势等选用磷酸铁锂电池的车型上就都选用了此计划。

不过三元锂电池的抱负作业温度相对狭隘(20℃~40℃),耐高温功能差,就最好是选用特别的强制冷却办法。所以咱们能看到比亚迪在选用三元锂电池的车型上就切换为了液冷。

1 三元锂电标签1池的三种常见冷却计划

选购电动车的朋友都传闻三元锂电池的台甫,比方的比亚迪、特斯拉、蔚来等企业都选用了这种电池。所以接下来咱们主要就三元锂电池的冷却标签10计划做下介绍。

区分下来,三元锂电池强制冷却办法有三种类型:风冷、直接冷却和直接冷却。

1)风冷计划

风冷结构简略、安全,保护便利,本钱也较低,是现在电池模组选用最多的散热办法。这其间以强制对流冷却办法居多,简略说是运用鼓风机,将空气经过空调制冷体系的蒸腾器改变为凉风,同过设定的管道去吹电池,给电池降温。

像丰田普锐斯、卡罗拉双擎、雷凌双擎便是选用的风冷式冷却体系。

不过风冷由于散热量有限,通常是运用在散热需求小的中混车型上。又或许是一些主打性价比、续航路程不太长的纯电动车上。比方第一代起亚Soul EV,这款车在欧洲商场的销量就很好,同样是选用了风冷体系。

2)直接冷却计划

咱们知道动力电池并不是每一处的发热温度是相同的,拿特斯拉Model S来说,它的电池包由7000多个18650型电池组成,换言之便是7000多个发热体。这些电标签11池就好比人体的器官温度,很难完成每一处温度共同。

Model 3由于选用了功能更强的2170型电池,电池单体数量削减,更有利于温度共同性操控,这也是Model 3进化的一个原因。

和人相同,咱们期望动力电池遍地的温差不要相差太大,否则动力电池就会伤风发烧了。咱们拿奥迪e-tron来说,要求是整个电池包液冷体系温差操控在5℃以内,电芯间的温差操控在5℃以内,电芯本体的温差操控在10℃以内,这个要求是行业界比较有代表性的高标准。

风冷形式下,由于空气与电池外表热交流系数低,加之空气在活动进程中会不断被加热,很难保证电池模组内单体电池之间的温度共同。特别是串行通风时,活动的标签10空气会不断地被加热,所以右侧的冷却作用会差一些。

当然也不是说风冷的均匀性就必定很差了,像规划风道(比方选用并行通风)、提高冷却板的触摸导热才干等,也都是能够改进共同性问题的,只不过水冷的作用更直接有用。由于比较于风冷,制冷液的导热率高,能够使电池快速降温,更有利于坚持单体电池之间温度的共同性。

咱们仍是拿特斯拉来说,下图(蓝色线条)是Model S的冷却体系回路。

TESLA的液冷选用串行流道,冷板装置于电池空隙。

拆开下来便是下图这种结构。

尽管这种规划的缺陷是蛇形冷板会添加液冷体系的压力丢失,并且如上文说到的还标签17存在串联体系的坏处,但由于Model S的圆柱型电池单体多,选用这种办法才干更好保证电池温度的共同性。这也正好反向证明了,在条件适当的情况下,液冷形式是更好的温控办法。

正因而,咱们发现第三代起亚Soul EV就更改为了液冷体系。这款车本来计划在2019年登陆其他商场,但日产起亚推迟了这一计划,原因是在欧洲实在太好卖,导致零部件供货商供不上来动力电池配件。

无独有偶,本田2018款Clarity PHEV车型的电池组也是换装的液冷体系,本田此前的混合动力车以及插电式混合动力车的电池组选用都是风冷体系。

3)直接冷却计划

假如要再苛求下去,能发现制冷液由于黏度大的原因,约束了活动的速度,导致换热作用也不能说最好。

直接冷却计划的呈现,正是为了进一步提高换热作用。

要说直冷和液冷最大不同点,那便是它运用了相变资料代替冷却液。相变资料在物相发作改变时将吸收或标签14开释很多的潜热,其冷却功率比制液冷高出3~4倍,并且避免了乙二醇溶液在电池箱体内部活动带来的走漏等一系列问题。

关于水冷板,有一个“内部腐蚀性实验”,说的便是冷却液在管内活动时会腐蚀、标签19冲刷内壁,导致内壁变薄,当加压时,有走漏的危险。

不过这种体系由于核心部件电池蒸腾器的均温设标签1计十分困难,并且操控逻辑要更杂乱,现在被选用的还不多见。不过像宝马i3仍是克服了困难,借着是小电池包的客观优势(蒸腾器比较小,简略操控),以及操控精度很高的电子膨胀阀,成功完成了直冷形式。

宝马i3是运用制冷剂(R134a)蒸腾潜热。

雅斯顿小结

从以上介绍,咱们知道了动力电池温控技能的重要性。能够说,电动轿车电池温控办法真是内有玄机,安全和高效都少不了它。本期咱们要点介绍的是行业界遍及运用的几套冷却体系基本形式,能发现在接下来一段时刻内,水冷形式会是抢手。现阶段看,这种形式是降温作用比较好,并且本钱相对居中的计划。

当然,电动车电池温控办法内有玄机,安全和高效都少不了它(上)咱们也不能一棒子打死传统的风冷形式,关于低本钱车型和混动车型来说,风冷仍然会是首选电动车电池温控办法内有玄机,安全和高效都少不了它(上)计划。只不过在顾客越来越苛求运用体会下,厂家们好好要考虑下未来了。

图 | 来源于网络

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