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使用風(fēng)冷、液冷還是直冷 純電動(dòng)汽車(chē)電池模組溫控技術(shù)全解析

目錄:導(dǎo)熱材料行業(yè)動(dòng)態(tài)星級(jí):3星級(jí)人氣:-發(fā)表時(shí)間:2017-04-22 09:38:00
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     對(duì)于傳統(tǒng)汽油車(chē)而言,溫控系統(tǒng)主要包含空調(diào)系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng),兩個(gè)系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立。但對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē)而言,溫控系統(tǒng)要求更為嚴(yán)格復(fù)雜一般會(huì)設(shè)計(jì)有:空調(diào)制冷系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)、電機(jī)冷卻系統(tǒng)和電池溫度控制系統(tǒng)。其中電池溫度控制系統(tǒng)更是重中之重。

電池模組內(nèi)的溫度環(huán)境變化對(duì)電芯的可靠性、壽命及性能都有很大的影響,因此,使PACK內(nèi)溫度維持的一定的溫度范圍區(qū)間內(nèi)就顯示尤其重要。這主要是通過(guò)冷卻與加熱來(lái)實(shí)現(xiàn),今天跨越小編就對(duì)電動(dòng)汽車(chē)模組中的風(fēng)冷、液冷、直冷三種冷卻方式進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

風(fēng)冷模式

風(fēng)冷模式主要是強(qiáng)制冷風(fēng)流經(jīng)電池表面進(jìn)行換熱冷卻。這種方案受外界環(huán)境影響比較大,特別是高溫天氣下,需要從乘員艙引入冷風(fēng),換熱效率比較低;因入口風(fēng)溫比較難控制,故電池溫度也比較難控制。其中風(fēng)冷模式分為自然冷卻和強(qiáng)制冷卻(利用風(fēng)機(jī)等)。該技術(shù)利用自然風(fēng)或風(fēng)機(jī),配合汽車(chē)自帶的蒸發(fā)器為電池降溫,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維護(hù),在早期的電動(dòng)乘用車(chē)應(yīng)用廣泛,如日產(chǎn)聆風(fēng)(Nissan Leaf)、起亞Soul EV等,在目前的電動(dòng)巴士、電動(dòng)物流車(chē)中也被廣泛采納。

風(fēng)冷的基本原理圖如下:

 

(風(fēng)冷原理示意圖)

 

(起亞Soul EV風(fēng)冷路徑圖)

 

液冷模式

液冷模式即電池采用水冷方式換熱。其結(jié)構(gòu)如下圖所示。一般會(huì)增加一個(gè)換熱器與制冷循環(huán)耦合起來(lái),通過(guò)制冷劑將電池的熱量帶走。整個(gè)系統(tǒng)主要包括:電子水泵,換熱器,電池散熱板,PTC加熱器、膨脹水箱。電池需要冷卻時(shí),電池通過(guò)散熱板與冷卻液進(jìn)行換熱,加熱后的冷卻液被電子水泵送入換熱器內(nèi),在換熱器內(nèi)部一側(cè)通入制冷劑,一側(cè)通入冷卻液,兩者在換熱器內(nèi)充分換熱,熱量被制冷劑帶走,冷水流出換熱器在流入電池,形成一個(gè)循環(huán)。電池需要加熱時(shí),關(guān)閉制冷回路,開(kāi)啟PTC加熱器,冷卻液被加熱后送入電池內(nèi)部,通過(guò)散熱板加熱電池。可以通過(guò)控制制冷回路通斷以及控制PTC加熱功率,來(lái)控制冷卻熱的溫度,從而控制電池內(nèi)部溫度。此種方案系統(tǒng)比較復(fù)雜,成本比較高。

 

(動(dòng)力電池組液冷系統(tǒng)原理圖)

液冷是目前許多電動(dòng)乘用車(chē)的優(yōu)選方案,國(guó)內(nèi)外的典型產(chǎn)品如寶馬i3、特斯拉、通用沃藍(lán)達(dá)(Volt)、華晨寶馬之諾、吉利帝豪EV。

 

 

(GM VOLT 5 四代技術(shù))

 

(GM VOLT 5并聯(lián)冷卻通道)

 

(GM Volt冷卻結(jié)構(gòu)實(shí)體圖)

與VOLT的并行流道相比,特斯拉的液冷采用串行流道,冷板安裝于電池間隙,這個(gè)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度較大,同時(shí),蛇形冷板在較大程度上增加了液冷系統(tǒng)的壓力損失。

 

 

(特斯拉液冷結(jié)構(gòu)2D示意圖)

 

(特斯拉液冷結(jié)構(gòu)實(shí)體圖)

 

直冷模式

直冷模式(制冷劑直接冷卻):利用制冷劑(R134a等)蒸發(fā)潛熱的原理,在整車(chē)或電池系統(tǒng)中建立空調(diào)系統(tǒng),將空調(diào)系統(tǒng)的蒸發(fā)器安裝在電池系統(tǒng)中,制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)并快速高效地將電池系統(tǒng)的熱量帶走,從完成對(duì)電池系統(tǒng)冷卻的作業(yè)。

目前通過(guò)直冷的冷卻方式基本在電動(dòng)乘用車(chē)上,最典型的如BMW i3(i3有液冷、直冷兩種冷卻方案)。 

 

(寶馬i3冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1)

 

(寶馬i3冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2)

直冷冷卻的優(yōu)點(diǎn)在于:

1、冷卻效率比液冷高出3~4倍;

2、更能滿(mǎn)足快充需求;

3、結(jié)構(gòu)緊湊;

4、潛在地降低了成本;

5、避免了乙二醇溶液在電池箱體內(nèi)部流動(dòng)

 
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