電池熱管理系統是應對電池的熱相關問題,保證動力電池使用性能、安全性和壽命的關鍵技術之一。
熱管理系統的主要功能包括:
●在電池溫度較高時進行有效散熱,防止產生熱失控事故;
● 在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;
●減小電池組內的溫度差異,抑制局部熱區的形成,防止高溫位置處電池過快衰減,降低電池組整體壽命。
電池包(PACK)內的溫度環境對電芯的可靠性、壽命及性能都有很大的影響,因此,使PACK內溫度維持的一定的溫度范圍區間內就顯示尤其重要。這主要是通過冷卻與加熱來實現,這里我們對風冷、液冷、直冷三種冷卻方式進行簡單介紹。
風冷
風冷是以低溫空氣為介質,利用熱的對流,降低電池溫度的一種散熱方式,分為自然冷卻和強制冷卻(利用風機等)。該技術利用自然風或風機,配合汽車自帶的蒸發器為電池降溫,系統結構簡單、便于維護,在早期的電動乘用車應用廣泛,如日產聆風(Nissan Leaf)、起亞Soul EV等,在目前的電動巴士、電動物流車中也被廣泛采納。
液冷
液體冷卻技術通過液體對流換熱,將電池產生的熱量帶走,降低電池溫度。液體介質的換熱系數高、熱容量大、冷卻速度快,對降低最高溫度、提升電池組溫度場一致性的效果顯著,同時,熱管理系統的體積也相對較小。液冷系統形式較為靈活: 可將電池單體或模塊沉浸在液體中,也可在電池模塊間設置冷卻通道,或在電池底部采用冷卻板。電池與液體直接接觸時,液體必須保證絕緣( 如礦物油) ,避免短路。同時,對液冷系統的氣密性要求也較高。此外,就是機械強度,耐振動性,以及壽命要求。
液冷是目前許多電動乘用車的優選方案,國內外的典型產品如寶馬i3、特斯拉、通用沃藍達(Volt)、華晨寶馬之諾、吉利帝豪EV。
直冷
直冷(制冷劑直接冷卻):利用制冷劑(R134a等)蒸發潛熱的原理,在整車或電池系統中建立空調系統,將空調系統的蒸發器安裝在電池系統中,制冷劑在蒸發器中蒸發并快速高效地將電池系統的熱量帶走,從完成對電池系統冷卻的作業。