新能源科普:熱管理系統的主要作用,冷卻系統有哪幾類
鋰離子動力電池的最佳工作溫度範圍在10度到45度,溫度過高會對電池內部造成損害,甚至產生安全隱患。溫度過低,不能夠進行大電流充電,否則也會損傷電池,而且低溫條件下能夠放出的電量也會減少。
熱管理系統的關鍵作用在於對電池包進行適時加熱或是冷卻,讓其處於最佳工作溫度的狀況,涵蓋加熱和冷卻兩個部分。
加熱是透過加熱板實現,通常在低溫條件下充電之前,電路會把電池加熱到適宜的溫度條件下,再進行充電。加熱板通常固定在電池箱的底部。
冷卻系統通常涵蓋自然冷卻以及風冷,還有液冷、空調迴圈冷卻等幾類。風冷又分為主動風冷以及被動風冷兩類。不一樣的冷卻方式適合不一樣的車型以及不一樣的電池系統。
自然冷卻通常是沒有專門的冷卻裝置,電池包透過自然散熱達到冷卻,但是通常會設定部分熱傳導快的裝置,在外殼設定加快熱擴散的設計。
風冷就是透過加快空氣對流的方式,也就是吹風,來帶走電池充電以及放電過程中產生的熱量。風冷的設計和自然冷卻相比,能夠較大程度地提升冷卻效率,而且成本不高。但是,通常風冷的電池包,需要在電芯之間設定風道,也就是間隙。這個做法較大程度地降低了電池包的空間利用率,也就是體積能量密度。另外還需要設定進風口以及出風口,不利於電池包進行密封。
被動風冷,也就是直接透過外部空氣進行換熱。主動風冷,指的是預先對外部空氣進行加熱或是冷卻之後,再進入電池系統。
液冷,又名水冷,採用防凍液,例如乙二醇作為換熱介質。在電池箱的內部,電芯的側面或是底部,設定冷卻板。冷卻板內部放有較細的冷卻液管道,冷卻液管道透過電池箱上面的輸入或是輸出介面和外部相連。外部管道有液壓泵以及驅動冷卻液流動的作用,還設定了加熱裝置或是散熱裝置,調控輸入到電池箱內部冷卻液的溫度。液冷有著不錯的冷卻效果,還能夠讓電池箱的溫度分佈均勻,但是會較大程度地提高系統的複雜程度,加大電池包的重量,降低電池包的能量密度。
在部分高階車型還有一種冷卻方式叫做空調迴圈冷卻,熱管理效果不錯,但是系統更不簡單,成本較高。