當前電動汽車自燃等安全事故頻發,大部分均與動力電池系統的熱失控有關,如何有效的提升動力電池的熱管理水平,對于提升電動汽車的安全性具有重要意義。
動力電池熱管理,通過傳感器對于電池系統內部相關部件溫度的實時精準監控,在管理系統的控制策略下,對電池系統進行溫度控制,保證其運行在合理的溫度區間。具體來說:1. 電池溫度較高時進行有效散熱,防止產生熱失控;2. 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;3. 減少電池組內的溫度差異,不出現過熱的現象,防止高溫位置處的電池過快衰減,降低電池組整體壽命。
新能源汽車動力電池熱管理系統,與電驅動熱管理系統、乘員艙空調系統及其它設備冷卻系統一起,共同構成了新能源汽車的熱管理系統,比傳統燃油車的熱管理系統更加復雜。作為新能源汽車動力系統核心的鋰離子電池包,包含成百上千顆電芯,目前電芯的一致性及穩定性很難做到一致;同時汽車運行的環境也多種多樣,高溫低溫、顛簸碰撞等時有發生;由于電芯的化學特性,對機械碰撞、溫度變化等敏感,控制不當易引發失控燃燒,因而整個動力電池系統的熱管理面臨諸多挑戰。
電池加熱、冷卻兩種類型下又包括多種實現方式。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,優點在于更高的系統集中率和熱效率,但是熱泵的研發難度較高,目前國內只有少數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系統息息相關,很多的液冷系統跟整車的空調壓縮機共用。普通加熱系統常用的有兩種方式,一種是和空調共用PTC,一種是單獨的PTC或者熱泵來給電池供熱。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。
整體來看,未來的熱管理冷卻將以液冷為主,加熱方式前期會以PTC為主,過渡期使用小功率PTC+熱泵的形式,后期以熱泵為主。PTC和熱泵的選擇將隨著各自的技術成熟度和成本優勢做雙向的博弈。
(本文摘自由中國汽研、汽車之家及CEVE規程聯合出版的《2019中國汽車技術發展與消費者洞察研究報告 新能源汽車篇》一書)
來源:第一電動網
作者:中國新能源汽車評價規程
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