電動汽車動力電池冷卻系統(tǒng)那個(gè)好
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-07-14 21:41
點(diǎn)擊量：次
In electric vehicles, the cooling system is mainly divided into two parts: one is to cool the driving motor, vehicle controller and DC/DC components of the power system, the other is to cool the power battery and charger of the power supply system. This paper discusses the cooling system of power battery.
At present, the power battery of electric vehicle is lithium-ion battery. The performance of lithium-ion power battery is sensitive to temperature change. The loading space of the vehicle is limited. The number of batteries needed by the vehicle is large, and the batteries are tightly arranged and connected. When the vehicle runs at different driving conditions, such as high speed, low speed, acceleration and deceleration, the battery discharges at different rates, and generates a lot of heat at different heating rates. In addition, time accumulation and spatial effects will produce uneven heat accumulation, which will lead to complex and changeable operating environment temperature of the battery pack.
The cooling performance of power batteries directly affects the efficiency of batteries, as well as the service life and safety of batteries. Because of the heat generated by the battery itself during charging and discharging process, the temperature will rise, and the temperature will affect many characteristics of the battery parameters, such as internal resistance, voltage, SOC, available capacity, charging and discharging efficiency and battery life.
In order to give full play to the best performance and life of battery pack, it is necessary to optimize the structure of battery pack, heat management of battery pack, increase heat dissipation facilities, and control the temperature environment of battery operation.
Major cooling schemes
Different thermal management systems have different structure, weight, cost and control modes, which make the performance of the system different. When choosing the type of thermal management system for battery pack, it is necessary to consider the cooling performance requirements of the battery. Considering the performance and space size of the vehicle, the stability and cost of the system are also factors to be considered.
Chart 1 Comparison of Advantages and Disadvantages of Different Battery Cooling Schemes
Operating Indications of Different Cooling Systems
1. Air Cooling
At home and abroad, there are mainly the following cooling modes for battery packs of electric vehicles: air cooling, liquid cooling and heat pipe cooling. At present, air cooling mode is still the main method, air cooling is relatively easy to achieve, but the cooling effect is not good.
Chart 2 Working sketch of typical air cooling system
2. Liquid Cooling
Liquid cooling has better cooling effect and can make the temperature distribution of battery pack uniform, but liquid cooling has a high requirement on the sealing of battery pack. If water is used as conductive liquid, it is necessary to separate the liquid from the battery monomer by water jacket, which not only increases the complexity of the system, but also reduces the cooling effect.
Generally, the cooling system is installed near the battery module, which is similar to the refrigeration principle of air conditioning. The cooling system is connected with a single battery module through a pipeline. The cooling fluid circulates in the pipeline (generally ethylene glycol), which takes away the heat of a single battery module. The cooling system refrigerates the ethylene glycol, and the excess heat is passed through the fan. Outside, the glycol is recycled into the battery module to continue to absorb the heat emitted by the battery.
Chart 3 Working sketch of typical liquid cooling system
3. Heat Pipe Technology
Heat pipe technology can meet the requirements of high temperature heat dissipation and low temperature preheating of battery packs. It has fast response and good temperature uniformity. After being proposed as a new cooling method for battery packs, heat pipe technology has developed to a certain extent, and has become the focus of industrial research. However, due to the limitation of layout and volume, it has not been used in real vehicles.在電動汽車中，冷卻系統(tǒng)主要分為兩部分：一是對動力系統(tǒng)的驅(qū)動電機(jī)、車輛控制器和DC/DC等部件冷卻，二是對供電系統(tǒng)的動力電池和車載充電器冷卻。本篇探討動力電池冷卻系統(tǒng)。
目前，電動汽車動力電池為鋰離子電池，鋰離子動力電池的性能對溫度變化較敏感，車輛上的裝載空間有限，車輛所需電池?cái)?shù)目較大，電池均為緊密排列連接。當(dāng)車輛在高速、低速、加速、減速等交替變換的不同行駛狀況下運(yùn)行時(shí)，電池會以不同倍率放電，以不同生熱速率產(chǎn)生大量熱量，加上時(shí)間累積以及空間影響會產(chǎn)生不均勻熱量聚集，從而導(dǎo)致電池組運(yùn)行環(huán)境溫度復(fù)雜多變。
動力電池的冷卻性能的好壞直接影響電池的效率，同時(shí)也會影響到電池壽命和使用安全。由于充放電過程中電池本身會產(chǎn)生一定熱量，從而導(dǎo)致溫度上升，而溫度升高會影響電池的很多特性參數(shù)，如內(nèi)阻、電壓、SOC、可用容量、充放電效率和電池壽命。
為了使電池包發(fā)揮最佳性能和壽命，需要優(yōu)化電池包的結(jié)構(gòu)，對它進(jìn)行熱管理，增加散熱設(shè)施，控制電池運(yùn)行的溫度環(huán)境。
主要冷卻方案
不同的熱管理系統(tǒng)，零部件類型的結(jié)構(gòu)不同、重量不同以及系統(tǒng)的成本不同和控制方式不同，使得系統(tǒng)所達(dá)到的性能也不相同。在進(jìn)行電池包熱管理系統(tǒng)類型設(shè)計(jì)選擇時(shí)，需要考慮到電池的冷卻性能需求，結(jié)合整車的性能以及空間大小，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和成本高低也是要考慮的因素。
圖表1 不同電池冷卻方案優(yōu)劣勢比較
不同冷卻系統(tǒng)工作示意
1、風(fēng)冷
國內(nèi)外電動汽車電池組的冷卻方式上主要有以下幾種：空氣冷卻、液體冷卻、熱管冷卻。目前空氣冷卻方式仍然是主要采用的方法，空氣冷卻比較容易實(shí)現(xiàn)，但冷卻效果不佳。
圖表2 典型風(fēng)冷系統(tǒng)工作示意圖
2、液冷
液體冷卻有較好的冷卻效果，而且可以使電池組的溫度分布均勻，但是液體冷卻對電池包的密封性有很高的要求，如果采用水這類導(dǎo)電液體，需用水套將液體和電池單體隔開，這樣不僅增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性而且降低了冷卻效果。
一般冷卻系統(tǒng)都是安裝在電池組模塊附近，原理和空調(diào)的制冷原理相似，冷卻系統(tǒng)通過管路和單個(gè)電池模塊相連，管路里循環(huán)流動冷卻液(一般是乙二醇)，將單個(gè)電池模塊的熱量帶走，冷卻系統(tǒng)將乙二醇制冷，多余熱量通過風(fēng)扇排到外界，而乙二醇再次循環(huán)進(jìn)入電池模塊，繼續(xù)吸收電池散發(fā)的熱量。
圖表3 典型液冷系統(tǒng)工作示意圖
3、熱管技術(shù)
熱管技術(shù)可以滿足電池組的高溫散熱與低溫預(yù)熱雙工況要求，響應(yīng)快，溫度均勻性好，作為電池組新的冷卻方法被提出后，有了一定的發(fā)展，且作為產(chǎn)業(yè)研究的重點(diǎn)方向，但是受到布置和體積的限制，目前還沒有實(shí)車使用。
I eldrivna fordon är kylsystemet huvudsakligen uppdelat i två delar: den ena är att kyla motorn, fordonets styrenhet och DC /DC -komponenter i kraftsystemet, den andra är att kyla strömbatteriet och laddaren i kraftförsörjningssystemet.I det här papperet diskuteras strömbatteriets kylsystem.
För närvarande är det elektriska fordonets effektbatteri litiumjonbatteri. Effektbatteriets prestanda är känsligt för temperaturförändringar. Fordonets lastutrymme är begränsat. Det antal batterier som krävs av fordonet är stort, och batterierna är tätt placerade och anslutna.När fordonet körs under olika körförhållanden, t.ex. hög hastighet, låg hastighet, acceleration och retardation, batteriets urladdningar vid olika hastigheter och genererar en mängd värme vid olika uppvärmningshastigheter. Dessutom ger ackumulering av tid och rumseffekter ojämn värmeackumulering, vilket kommer att leda till en komplex och föränderlig driftsomgivningstemperatur i batteriförpackningen.
Energibatteriernas kylningsprestanda påverkar direkt batteriernas effektivitet, liksom batteriernas livslängd och säkerhet.På grund av den värme som alstras av batteriet självt under laddnings - och lossningsprocessen kommer temperaturen att stiga, och temperaturen kommer att påverka många egenskaper hos batteriparametrarna, såsom inre motstånd, spänning, SOC, tillgänglig kapacitet, laddnings - och urladdningshastighet samt batteriets livslängd.
För att kunna ge full effekt på bästa prestanda och livslängd för batteriförpackningen är det nödvändigt att optimera batteriförpackningens struktur, hantera batteriets värmesystem, öka utrustning för värmeavledning och kontrollera batteriets temperaturmiljö.
Större kylsystem
Olika system för termisk styrning har olika struktur, vikt, kostnader och kontrollsätt, vilket gör systemets prestanda annorlunda.När man väljer typ av system för termisk hantering av batteri är det nödvändigt att beakta batteris krav på kylning. Med tanke på fordonets prestanda och rumsstorlek är systemets stabilitet och kostnader också faktorer som ska beaktas.
Diagram 1 Jämförelse av fördelar och nackdelar med olika batterikylsystem
Operativa indikationer på olika kylsystem
1. Kylning av luft
I hemmet och utomlands finns det i huvudsak följande kylningssätt för batteriförpackningar med elektriska fordon: luftkylning, vätskekylning och kylning av värmerör.För närvarande är luftkylning fortfarande den huvudsakliga metoden, luftkylning är relativt lätt att uppnå, men kylningen är inte bra.
Diagram 2 Arbetsskiss av det typiska luftkylsystemet
2. Kylning av vätskor
Vätskekylning har bättre kyleffekt och kan göra batteripackets temperaturfördelning enhetlig, men vätskekylning har ett högt krav på förslutningen av batteriförpackningen. Om vatten används som ledande vätska är det nödvändigt att separera vätskan från batterimonomern med vattensjacka, vilket inte bara ökar systemets komplexitet utan också minskar kyleffekten.
I allmänhet är kylsystemet installerat nära batterimodulen, som liknar kylprincipen för luftkonditioneringen. Kylsystemet är anslutet till en enda batterimodul genom en rörledning. Kylvätskan cirkulerar i rörledningen (i allmänhet etylenglykol), vilket tar bort värmen från en enda batterimodul. Kylsystemet kyler etylenglykol och överskottsvärmen passerar genom fläkten.Utanför återvinns glykolen i batterimodulen för att fortsätta att absorbera den värme som batteriet avger.
Diagram 3 Arbetsskiss av typiskt vätskekylsystem
3. Teknik för värmerör
Tekniken för värmerör kan uppfylla kraven på värmeavledning vid hög temperatur och förvärmning av batteriförpackningar med låg temperatur, den har snabb respons och god temperaturenhetlighet. Efter att ha föreslagits som en ny kylmetod för batteriförpackningar har tekniken för värmerör utvecklats i viss utsträckning och blivit fokus för industriell forskning. På grund av begränsningen av utformning och volym har den dock inte använts i verkliga fordon.
