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《CEVE说“新”》之 动力电池热管理

我在车城(稿源) 2022-4-8 11:28 No.1358

当前电动汽车自燃等安全事故频发,大部分均与动力电池系统的热失控有关,如何有效的提升动力电池的热管理水平,对于提升电动汽车的安全性具有重要意义。


动力电池热管理,通过传感器对于电池系统内部相关部件温度的实时精准监控,在管理系统的控制策略下,对电池系统进行温度控制,保证其运行在合理的温度区间。具体来说:1. 电池温度较高时进行有效散热,防止产生热失控;2. 电池温度较低时进行预热,提升电池温度,确保低温下的充电、放电性能和安全性;3. 减少电池组内的温度差异,不出现过热的现象,防止高温位置处的电池过快衰减,降低电池组整体寿命。


新能源汽车动力电池热管理系统,与电驱动热管理系统、乘员舱空调系统及其它设备冷却系统一起,共同构成了新能源汽车的热管理系统,比传统燃油车的热管理系统更加复杂。作为新能源汽车动力系统核心的锂离子电池包,包含成百上千颗电芯,目前电芯的一致性及稳定性很难做到一致;同时汽车运行的环境也多种多样,高温低温、颠簸碰撞等时有发生;由于电芯的化学特性,对机械碰撞、温度变化等敏感,控制不当易引发失控燃烧,因而整个动力电池系统的热管理面临诸多挑战。


电池加热、冷却两种类型下又包括多种实现方式。常见的电池加热方式分为电加热和水加热。其中电加热主要通过加热膜、加热铝板、热泵和PTC,水加热主要利用发动机、电机、电控、逆变器等的辅热来对电池进行加热和保温。PTC分为风暖和水暖,水暖效果更佳,成本也较高。热泵和PTC相比,优点在于更高的系统集中率和热效率,但是热泵的研发难度较高,目前国内只有少数车型采用热泵技术为电池加热。动力电池的热管理又和整车的空调系统息息相关,很多的液冷系统跟整车的空调压缩机共用。普通加热系统常用的有两种方式,一种是和空调共用PTC,一种是单独的PTC或者热泵来给电池供热。常见的电池冷却方式分为自然冷却,风冷(主动+被动)、主动液冷(板式+独立回路)、主动直冷四种。


整体来看,未来的热管理冷却将以液冷为主,加热方式前期会以PTC为主,过渡期使用小功率PTC+热泵的形式,后期以热泵为主。PTC和热泵的选择将随着各自的技术成熟度和成本优势做双向的博弈。


关于《CEVE说“新”》之


“技术引擎(三)”将在后期为大家奉上


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