新能源汽车几种常见的电池热管理技术介绍

发布时间:2024-09-11  

近年来,随着工业技术的发展,新能源汽车的技术发展也越来越成熟,在外部环境和内部环境的推动下,新能源汽车市场规模也逐渐增大。不同的电池热管理方式,所涉及的零件数量,结构,布置方式均不相同,根据整车开发成本、整车重量、以及布置空间等要求,从而选择不同类型的热管理系统。其主要的技术路线有以下五种类型:


一、直接冷却型

简称电池直冷技术,直冷系统是电池内部内置制冷蒸发器,通过管路与空调系统连接,在电池需求冷却时,利用压缩机把压缩后的冷媒送入电池内部蒸发器,然后带走电池内部热量达到冷却效果。该系统结构紧凑,制冷效果好,零部件数量少(只需要一进一出的制冷管路),重量轻等优点。但是此系统的缺点是无法在零下低温条件下给电池加热,制冷过程中产生的冷凝水无保护,而且制冷剂的温度均匀性不易控制,制冷系统的寿命短,可靠性低,常常发生制冷剂泄漏,制冷能力不足等故障。这是目前最新的电池冷却技术,成熟度比较低,市场上量产车型有比亚迪、特斯拉等车型已经开始应用,是未来的一个主要技术路线,见图1。

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二、散热器水冷型

散热器冷却回路是一个独立的回路,由散热器、电子水泵、加热器等组成,以防冻液为介质,防冻液从散热器出来,经过加热器再到电池,最后又回到散热器,通过这种循环方式来给电池冷却和加热。该系统结构简单,成本不高,在常年低温环境下节能等优点。但是该系统散热效率低,在夏天高温气候环境下水温高,不能满足高温环境下的使用工况,见图2。

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三、直冷水冷型

此系统是在直冷与水冷的基础上进行整合,通过电池冷却器Chiller(也叫热交换器)把空调系统与水冷系统进行桥接。该系统规避了前两种冷却方式的缺点,是目前最常用的电池热管理系统之一。系统零部件比前两种多,系统比较复杂,需求的零部件布置空间相对较大,在工作时压缩机负荷大,对整车耗能大经济性差。另外,当空调系统部分出现故障时,电池的冷却需求得不到最大满足,见图3。

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四、水冷混合型

该系统是在直冷水冷系统的基础上,再增加一套散热器水冷系统,把两者按并联回路进行布置,通过控制电磁阀,在不同条件下使用不同回路给电池冷却。在低温环境下,只需散热器水冷系统工作。当处于高温环境下,切换到直冷水冷系统工作。在恶劣工况下,两个系统可以同时工作,电池还可以获得最大冷却能力,基本可以覆盖所有使用环境。此套冷却系统极其复杂,成本高,对整车布置空间要求高,系统的控制策略复杂,稳定性及可靠性是一个挑战。该系统在市场大多混合动力PHEV车型上也有使用,已拥有成熟技术,见图4。

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五、风冷却型

该系统则是直接把乘员舱制冷的冷风通过管道引到电池,使用该冷风对电池进行空气冷却。该系统优点是结构简单,冷风温度可控,系统成本低。但是同样具有直冷系统的缺点,系统无制热功能,且电池表面产生的冷凝水不易干燥,对电池内部有侵蚀污染的风险。一般不推荐使用这类热管理方式,见图5。

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由于汽车的复杂行驶工况,高速、低速、加速、减速等频繁变化,电池会以不同的倍率进行放电,过程中会产生大量的热量聚集,随着时间和空间的影响,电池温度逐渐升高。动力电池冷却性能直接影响电池的使用效率,同时也会影响动力电池的安全和耐久性。


文章来源于:电子工程世界    原文链接
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