熱管理之——電動車熱管理特性
2017-03-31 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
一、電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)(BTMS)
電池的熱管理系統(tǒng)是電池管理系統(tǒng)的重要組成部分,其主要功能是通過風(fēng)扇等冷卻系統(tǒng)和熱電阻加熱裝置使電池溫度處于正常的工作溫度范圍。電池內(nèi)發(fā)生復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng),會產(chǎn)生熱量使電池發(fā)熱,而溫度對電池性能、壽命、安全等均有重要影響。
電動汽車電池的容量,會隨電池運(yùn)行環(huán)境的降低而發(fā)生縮減,而且電池充放電效率降低,從而會導(dǎo)致鋰電池在低溫下充、放電慢,充不滿等情況。
電池長時間處于惡劣熱環(huán)境中,影響性能和壽命;電池箱內(nèi)溫度場溫度分布不均勻?qū)⒃斐呻姵啬K和單體性能不均衡,影響性能的同時,熱風(fēng)險大大增加。所以,電池系統(tǒng)溫度過高時,需進(jìn)行降溫;溫度過低時,需進(jìn)行升溫。
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電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)功能
① 電池溫度的準(zhǔn)確測量和控制
② 電池的散熱和通風(fēng)
③ 低溫條件快速升溫
④ 有害氣體的有效通風(fēng)
⑤ 保證電池組溫度場均勻分布
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電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
① 確定電池最優(yōu)工作范圍
② 電池溫度場計算及溫度預(yù)測
③ 傳熱介質(zhì)選擇
④ 熱管理系統(tǒng)散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計
⑤ 風(fēng)機(jī)與測點(diǎn)溫度的匹配及選擇
按照冷卻介質(zhì),可分為風(fēng)冷模式和水冷模式:
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風(fēng)冷模式
主要是強(qiáng)制冷風(fēng)流經(jīng)電池表面進(jìn)行換熱冷卻。這種方案受外界環(huán)境影響比較大,特別是高溫天氣下,需要從乘員艙引入冷風(fēng),換熱效率比較低;因入口風(fēng)溫比較難控制,故電池溫度也比較難控制。
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水冷模式
系統(tǒng)組成:
主要包括電子水泵,換熱器,電池散熱板,PTC加熱器、膨脹水箱。
工作過程:
電池需要冷卻時,電池通過散熱板與冷卻液進(jìn)行換熱,加熱后的冷卻液被電子水泵送入換熱器內(nèi),在換熱器內(nèi)部一側(cè)通入制冷劑,一側(cè)通入冷卻液,兩者在換熱器內(nèi)充分換熱,熱量被制冷劑帶走,冷水流出換熱器在流入電池,形成一個循環(huán);電池需要加熱時,關(guān)閉制冷回路,開啟PTC加熱器,冷卻液被加熱后送入電池內(nèi)部,通過散熱板加熱電池。此種方案系統(tǒng)比較復(fù)雜,成本比較高。
二、電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動熱管理系統(tǒng)
驅(qū)動電機(jī)及動力系統(tǒng)控制單元的冷卻一般集成在一個冷卻回路,稱為電機(jī)冷卻系統(tǒng),冷卻方式有自然冷卻和強(qiáng)制水冷。為提高動力系統(tǒng)效率,一般采用水冷系統(tǒng)。
電機(jī)冷卻系統(tǒng)需要冷卻的單元有驅(qū)動電機(jī),電機(jī)/車輛控制器,DC/DC及車載充電器。冷卻系統(tǒng)組成有:散熱器,電動水泵、冷卻液循環(huán)回路、冷卻風(fēng)扇、除氣室和水溫傳感器等。
三、電動汽車的空調(diào)系統(tǒng)
電動車空調(diào)系統(tǒng)與傳統(tǒng)燃油車對比,最大的特點(diǎn)是沒有發(fā)動機(jī)提供制冷的動力源與冷卻液的熱源。
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