動力鋰電池熱管理系統(tǒng)的組成和設(shè)計過程

動力鋰電池是電動汽車的能源來源。電池在充電和放電過程中,本身會出現(xiàn)一定的熱量,這將導(dǎo)致溫度上升,這將影響許多電池的工作特性,如內(nèi)阻、電壓、SOC,可用容量、充放電功率和電池壽命。

電池的熱效應(yīng)問題也會影響到汽車的功能和循環(huán)壽命，因此對電池的功能進(jìn)行熱處理，對汽車的行駛壽命非常重要。

接下來，從電池?zé)崽幚硐到y(tǒng)的規(guī)劃過程、零件類型及選型、熱處理系統(tǒng)的功能及驗(yàn)證等方面與我們進(jìn)行交流:

01

對動力鋰電池進(jìn)行熱處理是必要的

1.電池?zé)岽?/p>

由于電池的阻抗，在電池的充放電過程中，電流通過電池，導(dǎo)致熱量在電池內(nèi)部出現(xiàn)。否則，因?yàn)殡姵貎?nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)也會出現(xiàn)一定的熱量。

2.溫升對電池壽命的影響

溫度的升高對電池的日歷壽命和循環(huán)壽命有影響。

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從上面兩個圖可以看出，溫度對電池的日歷壽命有很大的影響。關(guān)于同一電池，在環(huán)境溫度為23℃時，電池6238天后的剩余容量為80%，而在55℃時，電池272天后的剩余容量為80%。當(dāng)溫度新增32℃時，細(xì)胞的日歷壽命減少95%以上。因此，溫度對日歷壽命影響較大，溫度越高，日歷壽命下降越嚴(yán)重。

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從上面兩個圖可以看出，溫度對電池的循環(huán)壽命也有很大的影響。關(guān)于同一類型的電池，當(dāng)剩余容量為90%時，25℃時的輸出容量為300kWh，而35℃時的輸出容量僅為163kWh。當(dāng)溫度升高10℃時，細(xì)胞周期壽命降低近50%。因此，溫度對電池的循環(huán)壽命有很大的影響。

因此，為了優(yōu)化電池組的功能，需求規(guī)劃熱處理系統(tǒng)確保每個電池在合理的溫度規(guī)劃下運(yùn)行。

02

熱處理系統(tǒng)的分類和介紹

不同的熱處理系統(tǒng)，零件結(jié)構(gòu)的不同類型，不同的重量和不同的系統(tǒng)成本及控制方法，使系統(tǒng)到達(dá)的功能不相同。重要有五類:

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1.直接冷卻系統(tǒng)

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直接冷卻系統(tǒng)具有系統(tǒng)緊湊、重量輕、性能好等優(yōu)點(diǎn)。但本系統(tǒng)是雙蒸發(fā)器系統(tǒng)，系統(tǒng)沒有電池加熱，沒有冷凝保護(hù)，制冷劑溫度不易控制，制冷劑系統(tǒng)壽命短。

2.低溫散熱器冷卻系統(tǒng)

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低溫散熱器冷卻系統(tǒng)是電池的一個獨(dú)立系統(tǒng)，由散熱器、水泵和加熱器組成。該冷卻系統(tǒng)具有系統(tǒng)簡單、成本低、環(huán)境溫度低、經(jīng)濟(jì)節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。但該系統(tǒng)具有降溫功能低、夏季水溫高、利用氣候制約等缺點(diǎn)。

3.直接冷卻水冷卻系統(tǒng)

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直冷水冷卻系統(tǒng)具有系統(tǒng)緊湊、冷卻功能好、工業(yè)應(yīng)用規(guī)劃廣泛等優(yōu)點(diǎn)。然而，該系統(tǒng)的部分比直接冷卻冷得多，系統(tǒng)混亂，燃油經(jīng)濟(jì)性差，壓縮機(jī)負(fù)荷高。這種類型的冷卻系統(tǒng)是最常用的電池?zé)崽幚硐到y(tǒng)之一。

4.風(fēng)冷/水冷混合冷卻系統(tǒng)

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空/水冷卻系統(tǒng)有兩個關(guān)鍵部分:

1)水冷式電池冷卻器;

2)氣冷式電池散熱器。

風(fēng)冷/水冷混合冷卻系統(tǒng)具有系統(tǒng)緊湊、性能好、低溫環(huán)境下經(jīng)濟(jì)節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。但該系統(tǒng)混亂，成本高，控制混亂，可靠性要求高。

5.直接空氣冷卻系統(tǒng)

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該系統(tǒng)使用低溫駕駛艙空氣來冷卻電池。