電池溫度控制對電池的性能有很大的影響,具體表現(xiàn)在哪幾方面?
新能源汽車中,電池熱管理系統(tǒng)的主要目標是:確保電池組能在最佳溫度范圍內(nèi)工作。電池熱管理指:通過冷卻或加熱的方式,對電池系統(tǒng)進行溫度控制。和傳統(tǒng)汽車的熱管理系統(tǒng)不同,在新能源汽車背景下,電池熱管理與電機電控熱管理、其他設備冷卻系統(tǒng),共同構(gòu)成了熱管理系統(tǒng)。
動力電池的熱管理系統(tǒng),通過冷卻或者加熱方式對電池系統(tǒng)進行溫度控制。電池溫度控制對電池的性能有很大的影響,具體表現(xiàn):
-電池溫度較高時進行有效散熱,防止產(chǎn)生熱時空事件。
-電池溫度較低時進行預熱,提升電池溫度,確保低溫下的充電、放電性能和安全性。
-減少電池組內(nèi)的溫度差異,不出現(xiàn)過熱的現(xiàn)象,防止高溫位置處的電池過快衰減,降低電池組整體壽命。
一般來說,15℃~35℃是最佳溫度,可以實現(xiàn)電池最佳功率輸出和輸入。同時,電池的容量和循環(huán)壽命都可以達到比較好的狀態(tài)。
溫度過低時,電池壽命延長但電池容量急劇下降;溫度過高時,電池容量增加緩慢,而電池壽命則會降低至原來的百分之二十。由此,電池在低溫區(qū)和高溫區(qū)需進行限功率使用。否則,電池的壽命和充放電的容量會受到很大的沖擊,影響汽車駕駛體驗。
電池熱管理本質(zhì)上分為兩部分:一部分是對電池在放電狀態(tài)下進行冷卻,另一部分是對電池充電或靜置狀態(tài)下加熱和保溫。正常情況下,電池熱管理系統(tǒng)對電池溫度的控制具體表現(xiàn)在三方面:
-電池溫度較高時進行有效散熱,防止產(chǎn)生熱失控事件。
-電池溫度較低時進行預熱,提升電池溫度,確保低溫下的充電、放電性能和安全性。
-減少電池組內(nèi)的溫度差異,不出現(xiàn)過熱的現(xiàn)象。
電池加熱、冷卻兩種類型下又包括多種實現(xiàn)方式。常見的電池冷卻方式分為自然冷卻,風冷(主動+被動)、主動液冷(板式+獨立回路),主動直冷四種。
四種冷卻方式在降溫效率,升溫效率方面性能各有優(yōu)劣,其構(gòu)成的材料成本和系統(tǒng)操作復雜性也完全不同。
-自然冷卻:沒有額外的裝置進行換熱,完全靠周圍環(huán)境來平衡電池包的熱量。其最大的優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡單,成本低。當然缺點就是散熱性能較弱。
-主動風冷、被動風冷:利用空氣流動換熱,成本低,系統(tǒng)簡單,但同時系統(tǒng)密封性差,導致升溫效率低,同時無法有效均衡溫度。
-直冷方案直接在電池附近相變,降溫效果最好,但無法通過相變材料加熱,且對系統(tǒng)控制的要求比較高。
-液冷系統(tǒng)通過制冷和換熱兩條回路在滿足功能型需求上有一定優(yōu)勢,但同時有成本高、系統(tǒng)復雜等劣勢。
常見的電池加熱方式分為電加熱和水加熱。其中電加熱主要通過加熱膜、加熱鋁板、熱泵和PTC,水加熱主要利用發(fā)動機、電機、電控、逆變器等的輔熱來對電池進行加熱和保溫。PTC分為風暖和水暖,水暖效果更加,成本也較高。熱泵和PTC相比,優(yōu)點在于更高的系統(tǒng)集中率和熱效率,但是熱泵的研發(fā)難度較高,目前國內(nèi)只有上汽榮威等兩款車型采用熱泵技術為電池加熱。動力電池的熱管理又和整車的空調(diào)系統(tǒng)息息相關,很多的液冷系統(tǒng)跟整車的空調(diào)壓縮機共用。普通加熱系統(tǒng)常用的有兩種方式,一種是和空調(diào)共用PTC,一種是單獨的PTC或者熱泵來給電池供熱。
















