鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:4336次 | 2020年07月27日
給電動(dòng)汽車“降降溫” 電池冷卻系統(tǒng)全面解析
冷卻技術(shù)是電動(dòng)汽車的核心技術(shù)之一,相比于傳統(tǒng)燃油汽車,因新增了大的發(fā)熱元件(電池,電機(jī),控制器,充電器等),電動(dòng)汽車?yán)鋮s性能就變得格外重要。本篇文章我們就介紹一下其中最重要的電池冷卻系統(tǒng)。
總覽
電池常用的冷卻方式可以分為四種,即自然冷卻,風(fēng)冷,液冷,相變冷卻/制冷劑直冷,一張表總結(jié)如下,他們的冷卻效率逐漸提升。
下面我們分別來介紹這幾種冷卻方式,先說說自然冷卻,即不采用特別散熱措施,讓發(fā)熱部件通過自身表面與環(huán)境空氣進(jìn)行熱交換來散熱。這是一種最原始也是最簡(jiǎn)單的冷卻,因?yàn)闆]有什么應(yīng)用,所以這里僅僅提一下。
風(fēng)冷
通過空氣流過發(fā)熱部件表面帶走熱量。又分為兩類:假如是利用汽車行駛與空氣相對(duì)運(yùn)動(dòng)將空氣引入電池包內(nèi)部,那么稱為被動(dòng)風(fēng)冷;假如通過風(fēng)扇將空氣引入電池包內(nèi)部,那么稱為強(qiáng)制風(fēng)冷。
關(guān)于風(fēng)冷系統(tǒng),其風(fēng)道的設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵,重要分為串行和并行的方式,如下圖。串行結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但阻力大;并行結(jié)構(gòu)較復(fù)雜占用空間多,但散熱均勻性好。
風(fēng)冷方式一般用于早期的電動(dòng)汽車,但是也有一個(gè)奇葩,即日產(chǎn)Leaf。
液冷
利用液體工質(zhì),通過水道間接或直接與發(fā)熱部件接觸,吸收熱量并帶到外部的散熱器;同時(shí),通過風(fēng)冷的方式給散熱器中的液體工質(zhì)降溫,再將降溫后的液體工質(zhì)送回發(fā)熱部件內(nèi)部重新吸收熱量。
其中有液體工質(zhì)可直接接觸電芯的,比如硅油,蓖麻油等,也有液體工質(zhì)通過水道間接接觸電芯的,如水和乙二醇等。目前水和乙二醇混合溶液用的比較多。
液冷是目前主流的冷卻方式,其代表為通用Volt:
以及特斯拉:
相變冷卻
利用材料在固液氣三態(tài)間發(fā)生轉(zhuǎn)變,在發(fā)熱部件工作時(shí)吸收熱量,不工作時(shí)散發(fā)熱量的一種方式。
目前相變冷卻還處于研究階段,但是還是有奇葩(引領(lǐng)業(yè)界潮流),寶馬i3如下:
總結(jié)
電池系統(tǒng)內(nèi)部的熱量假如得不到有效的控制,會(huì)引起電池的熱失控。電池溫度過高,會(huì)造成電池循環(huán)壽命降低,同時(shí)電池在充放電過程中也會(huì)發(fā)熱,存在失火等風(fēng)險(xiǎn)。此外,電芯之間的溫差也會(huì)使電池一致性降低。
因此,電池冷卻系統(tǒng)關(guān)于保證電池壽命,安全性和一致性至關(guān)重要。在電動(dòng)汽車“火熱”的背后,要電池冷卻系統(tǒng)來“降降溫”。