鉅大LARGE | 點擊量：3142次 | 2021年06月07日
了解電池包冷卻與加熱的重要方法
對BMS來講，其實屬于周邊領(lǐng)域內(nèi)容;目前BMS硬件與熱管理相關(guān)的好像只是控制水泵與采集水管溫度，更多設(shè)計內(nèi)容都在軟件以及模組結(jié)構(gòu)、熱仿真部門。(于網(wǎng)絡(luò))
這次重要目標(biāo)是了解電動汽車上電池包的加熱與冷卻的代表方法。冷卻方法：
風(fēng)冷
風(fēng)冷又分為自然冷卻與強制風(fēng)冷。自然冷卻就是將電池的熱量傳遞到周圍的空氣中，不施加額外的對流手段，某種程度上來講就是“聽天由命”;基本上早期的電動汽車都是這種方法，像初代的秦、唐等電池包(下圖來源于網(wǎng)絡(luò));當(dāng)然布局上還是要考慮怎么把內(nèi)部電芯的熱給導(dǎo)出來。
強制風(fēng)冷就是加了風(fēng)扇，制造一個對流的工況，空氣會以一定的流速流經(jīng)電池表面，將熱量帶走到外部環(huán)境中;這里面會涉及到風(fēng)道、流場的設(shè)計、風(fēng)扇的選型等問題;此種方法也多見于早期的電動汽車或者儲能模組中;例如雷諾的ZOE電池模組，密封蓋上面中間的孔為進風(fēng)口，另外兩個為出風(fēng)口(下圖來源于網(wǎng)絡(luò))。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
液冷
液冷又可分為直接接觸式與間接接觸式。直接接觸式液冷就是將電芯完全浸入到冷卻液中(例如硅油)，這種方法聽說微宏動力有過，但我沒找到具體案例，應(yīng)用較少。間接接觸式是目前電池包主流的冷卻方法，指在電池與冷卻液之間隔了一個金屬板，通過這個金屬板來完成熱量交換。
往往電池包的液冷系統(tǒng)與整車的冷卻系統(tǒng)(空調(diào)冷卻)是交互的，如下圖所示：動力鋰電池通過金屬板把熱量傳遞給冷卻液(水+乙二醇)，冷卻液又將熱量通過熱交換器傳遞給整車的冷卻系統(tǒng)，完成了熱量的傳遞;這個過程存在兩次熱交換。(圖片來自于汽車學(xué)堂)
冷媒直冷
冷媒直冷解釋為制冷劑氣液相變冷卻，它是利用制冷劑由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)時吸熱的原理;其實這個就是空調(diào)制冷的原理，如下圖：
下圖為一個典型的電池包直冷方法(圖片自于汽車學(xué)堂)，它與整車的冷卻系統(tǒng)蒸發(fā)器是并聯(lián)的，在電池包中會布置直冷板，其實就是一個蒸發(fā)器，內(nèi)部冷媒會存在液態(tài)到氣態(tài)的轉(zhuǎn)變;然后與整車空調(diào)共用壓縮機、冷凝器部分。
通常冷媒直冷方法都是拿BMWI3來舉例：它在電池模組的底部布置了冷板(蒸發(fā)器)，用來進行模組與冷媒的熱交換，冷媒使用了R134a;整體與液冷方法布置差不多。
除此之外，還有相變材料冷卻方法，應(yīng)用很少。加熱方法：
加熱膜
加熱膜一般是由電阻絲、絕緣包覆層以及引線組成(下圖來源于網(wǎng)絡(luò));電阻絲一般為鎳鉻合金或鐵鉻合金;絕緣包覆層一般為聚酰亞胺(pI膜)、硅膠與環(huán)氧樹脂。
加熱膜原理為電阻通電后發(fā)熱，在電池包中可以將其貼在模組的外殼上;許多個加熱膜串聯(lián)或并聯(lián)后由電池包供電，并通過BMS控制繼電器電源開關(guān)。
pTC
這里是指將pTC直接接觸電芯或模組來加熱，類似于加熱膜方法;pTC指正溫度系數(shù)電阻，特點是其溫度升高后電阻也隨之增大，這樣反過來會限制其發(fā)熱功率，最終達到一個穩(wěn)態(tài)溫度，安全性比較好;同樣地，也要高壓電池來供電;在結(jié)構(gòu)上面，同時要做好絕緣與導(dǎo)熱;pTC方法比加熱膜要更厚。
液熱
液熱就是在液冷方法硬件的基礎(chǔ)上，加熱冷卻液來實現(xiàn)進一步加熱電芯;具體如下圖所示(圖片自于汽車學(xué)堂)，在電池包液冷系統(tǒng)中又并聯(lián)了一路加熱器;在加熱時，通過三通閥控制冷卻液流經(jīng)加熱器來升高溫度，然后通過水泵將其循環(huán)流經(jīng)電芯底部的金屬板，進而加熱電芯;其中，加熱器一般為pTC形式，發(fā)熱原理與前面的pTC相同。
除此之外，加熱方法還有熱風(fēng)pTC、熱管、熱泵等，其應(yīng)用相對較少。
