新能源汽车的电池冷却系统技术有哪些?分别有什么特点?
一、风冷电池技术
以空气为介质冷却电池的方法称为空气冷却技术。主要原理是利用流动换热的方法来达到冷却的目的。冷却技术具有设备简单、维护成本低、制造成本低的特点,因此广泛应用于各种动力电池和电子设备电池的保护装置中。这种技术虽然成本低,应用方便,但受导热系统和空气比热容的影响,因此在实际应用过程中冷却效果相对较差。目前,风冷电池技术的研究方向主要集中在三个方面风量、流道、电池空间规划。
二、液冷电池技术
利用液体介质降低动力电池冷却的技术称为液冷电池技术,通常使用乙二醇和水的溶液结合制冷剂来达到冷却效果。该技术的优点是比热容大,传热系数高。与风冷技术相比,具有更好的冷却效果。在液冷电池技术中,有两种类型:直接和间接。用液体直接接触电池的方法叫直接式,用冷却管或冷却板冷却电池的方法叫间接冷却式。目前常见的技术研究方向包括冷却液成分优化、冷板或盘管通道设计、液体流动优化。
三、热管冷却电池技术
利用充有相变工质的中空管和良好的密封,通过蒸发器和冷凝器达到冷却效果的技术称为热管冷却电池技术。该技术的实现原理是蒸发器吸收足够的热量后,封闭空管芯内的液体蒸发产生气压,流向冷凝器。气体经过冷凝器后放出热量,蒸汽再次凝固成液体,继续吸热,从而达到循环过程的冷却效果。这种技术的原理是液体转化为蒸汽时产生毛细作用,使管道中的介质能够流动,实现循环蒸发的效果。目前汽车动力电池热管冷却技术的研究主要集中在冷却性能模拟、阿伯丁冷凝器设备优化、数学模型设计等方面。
四、相变材料冷却电池技术
相变材料基于相变吸热原理降低电池组的工作温度。它具有无毒无害、热稳定性好、成本低、使用方便的技术特点。相变材料冷却方式不需要通道设备和电气设备,系统安全性很高。目前应用广泛且成熟的相变材料主要有改性成本脱蜡、水和盐、有机酸化合物等。
水冷板新能源汽车溧阳有卖。水冷板是新能源汽车电池冷却管理系统的重要部件,起到很好的降温保护电池的作用。水冷板的主要功能是吸收加热元件的热量,并将其传递到液体中。特斯拉、蔚来、小鹏都属于水冷板新能源汽车。
2、水冷板、热管理:6月16日, 宁德时代首席科学家吴凯在 2022 世界动力电池大会活动上表示将发布CTP3.0电池即麒麟电池。CTP3.0电池在两块电芯的中间:加水冷板,使降低相邻两块电芯的热传导,且极大提高电池寿命。20CM银邦股份向宁德时代提供电池水冷板材料、10CM常铝股份专注新能源动力电池散热系统方向冷却模块材料、散热壳体、水冷板;银轮股份为比亚迪新能源车提供 电池冷却器CHIIL、油冷器、空空中冷器、水空中冷器等产品。20CM江苏雷利为微电机与锂电池热管理龙头。
3、有机硅:新能源赛道方兴未艾,有机硅龙头集泰股份全市唯一6板, 硅宝 科技 、润禾材料涨幅超10%,和远气体、德联集团等涨停,东岳硅材、合盛硅业等也大涨。
4、锂矿:江特电机优质锂云母龙头, 茜坑300万吨探转采前途无量;西藏矿业拥有 扎布耶盐湖世界三大、亚洲第一大锂矿盐湖,国资背景。
5、在线教育:周五豆神教育有游资和机构买入,叠加618电商,在线教育未死,下周有望继续热潮。
除了涵盖传统车身空调系统,新能源汽车热管理系统还包括电池热管理系统、电机电控管理系统、减速器冷却系统等。涉及零部件包括控制部件(电子膨胀阀、水阀等)、换热部件(冷却板、冷却器、油冷器等)与驱动部件(电子水泵与油泵等)。
其中,电池冷却器、电子膨胀阀、冷却板、PTC加热器等新部件的增加,带动新能源整车热管理系统的价值量明显提升。
为了尽可能延长动力电池的使用寿命并获得最大功率,需在规定温度范围内使用蓄电池。原则上在-40℃至+55℃范围内(实际电池温度)动力电池单元处于可运行状态。因此目前新能源的动力电池单元都装有冷却装置。
动力电池冷却系统有空调循环冷却式、水冷式和风冷式。1.空调循环冷却式
在高端电动汽车中动力电池内部有与空调系统连通的制冷剂循环回路。插电式混动车型动力电池冷却系统如下图所示。
动力电池单元直接通过冷却液进行冷却,冷却液循环回路与制冷剂循环回路通过冷却液制冷剂热交换器(即冷却单元)连接。因此,空调系统制冷剂循环回路由两个并联支路构成。一个用于冷却车内空间,一个用于冷却动力电池单元。两个支路各有一个膨胀和截止组合阀,两个相互独立的冷却系统图示如下图所示。冷却工作原理:
电动冷却液泵通过冷却液循环回路输送冷却液。只要冷却液的温度低于电池模块,仅利用冷却液的循环流动便可冷却电池模块。冷却液温度上升,不足以使电池模块的温度保持在预期范围内。
因此必须要降低冷却液的温度,需借助冷却液制冷剂热交换器(即冷却单元)。这是介于动力电池冷却液循环回路与空调系统制冷剂循环回路之间的接口。
如冷却单元上的膨胀和截止组合阀使用电气方式启用并打开,液态制冷剂将流入冷却单元并蒸发。这样可吸收环境空气热量,因此也是一种流经冷却液循环回路的冷却液。电动空调压缩机再次压缩制冷剂并输送至电容器,制冷剂在此重新变为液体状态。因此制冷剂可再次吸收热量。为了确保冷却液通道排出电池模块热量,必须以均匀分布的作用力将冷却通道整个平面压到电池模块上。通过嵌入冷却液通道的弹簧条产生该压紧力。针对电池模块几何形状和下半部分壳体对弹簧条进行了相应调节。
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随着新能源汽车的逐渐普及,有越来越多的消费者开始逐渐接触新能源汽车。但是对于大多数普通消费者来说,燃油车型的机构原理尚不能完全了解,更何况产品技术含量更高的新能源汽车了。因此,有必要通过通俗易懂的文字来介绍一下新能源汽车的相关内容。本次,我们就简单介绍一下纯电动汽车的热管理系统,这样对纯电动汽车的“免疫系统”进行分析,希望可以对大家了解新能源汽车提供帮助。
什么是纯电动汽车的热管理系统?
汽车的热管理系统是调节汽车座舱环境、汽车零部件工作环境的重要系统,其通过制冷、制热和热量内部传导综合提升能源利用效率。简单的说,就好像是人们发烧了需要使用退烧贴;而当寒冷难耐时,需要使用暖宝宝类似的道理。而纯电动汽车复杂的结构无法通过人为操作来进行干预,因此其自身的“免疫系统”将起到至关重要的作用。
纯电动汽车的热管理系统相比普通燃油车型则更加复杂,这是由于纯电动汽车拥有电池、控制器以及电动机等更多需要进行热控制的部件。纯电动汽车的热管理系统不仅包括了空调系统,而是根据热管理需求分别增加了电池包环境、功率电子器件以及电机散热等不同的部分。
纯电动汽车热管理系统的主要组成和功能
纯电动汽车的热管理系统通过最大限度地利用电池能量辅助进行驾驶,通过小心地将车辆中的热能重新用于车辆内部的空调、电池,热管理可以节省电池能量以延长车辆的行驶里程,其优势在极端的冷热温度下尤其显着。而纯电动汽车的热管理系统根据不同车型主要包括了高压电池管理系统(BMS)、电池冷却板、电池冷却器、高电压PTC电加热器以及热泵系统等主要部件。
而纯电动汽车的热管理系统解决方案涵盖了整个系统范围,从控制策略到智能组件,通过在运行过程中灵活分配动力总成组件产生的热量来管理两个极端温度。通过允许所有组件在最佳温度下运行,纯电动汽车热管理系统决方案缩短了充电时间并延长了电池寿命。
高压电池管理系统(BMS)相比于传统燃油汽车的电池管理系统更加复杂,该系统作为核心组件集成到了纯电动汽车的电池组当中。根据收集到的系统数据,该系统可将热能从电池冷却回路传递到车辆的制冷回路,以保持最佳的电池温度。该系统具有模块化的结构,其主要包括了电池管理控制器(BMC)、电池监控电路(CSC) 以及高压传感器等设备。
电池冷却板则可用于纯电动汽车电池组的直接冷却,其可分为直接冷却(制冷剂冷却)和间接冷却(水冷冷却)。其可以根据电池进行设计匹配,以达到电池工作高效和寿命延长。而双回路电池冷却器内腔为双介质制冷剂和冷却液,其适用于纯电动汽车电池组的冷却,可使电池温度维持在高效率区域并保证电池使用寿命的最优化。
纯电动汽车并没有热源,因此需要使用标准输出功率为4-5kW的高电压PTC电加热器为车内提供快速且足够的热量。而纯电动汽车的余热又不足以完全进行车厢加热,因此需要热泵系统进行加热。
编辑点评:
其实,纯电动汽车的热管理系统还是非常复杂的,本文只是对该系统进行了简要的介绍。而相关控制原理更是相当的复杂,但是作为普通消费者,只需要知道纯电动汽车的热管理系统就是车辆自身的免疫系统就够了。因为高度智能化的纯电动汽车已经逐步融入到大家的生活当中,大家的用车生活将会变得更加便捷、轻松。
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