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【干货】解析电池热管理系统的构成与作用

导读: 随着新能源汽车大规模的推广,安全性需要得到进一步提高,所以热管理的重要性凸现出来。热管理的作用简要来说就是让电池工作在一定的温度范围内维持最佳的使用状态,用以保证电池系统的性能和寿命。

新能源汽车的核心——动力电池系统,一般主要由电池模组、电池管理系统、热管理系统、电气及机械系统等构成。影响新能源汽车推广应用的重要原因一个是动力电池的安全性,另外一个就是使用成本。

因此随着新能源汽车大规模的推广,安全性需要得到进一步提高,所以热管理的重要性凸现出来。热管理的作用简要来说就是让电池工作在一定的温度范围内维持最佳的使用状态,用以保证电池系统的性能和寿命。

热管理系统的构成

电池组热管理系统主要由导热介质、测控单元以及温控设备构成。导热介质与电池组相接触后通过介质的流动将电池系统内产生的热量散至外界环境中,导热介质主要有空气、液体与相变材料这三大类。测控单元则是通过测量电池系统以及电池模组甚至单体不同位置上的实时温度来控制温控设备进行对应的热处理。常见的温控设备有风扇与泵机等。

根据参考资料总结几款电动汽车产品电池组热管理系统如下表所示。可以看到热管理的作用主要体现在防止过热和过冷保温两个方面。

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热管理的作用

车辆在不同的行驶状况下,电池系统由于其自身有一定的内阻, 在输出功率、电能的同时产生一定的热量,使电池温度升高,当电池温度超出其正常工作温度区间时会影响电池的寿命。目前国内的热管理研究较多在防止过热上,更准确地说是集中在电池系统和模组级别上,在电芯层面上的隔热并没有过多关注。

据笔者了解的情况,国内很多企业在电芯层面上,无论是软包还是方形都没有进行相应的隔热处理。比如软包电芯,基本是直接堆叠后靠金属外壳固定一起,且不论电芯之间热量的积累,光软包充放电时的臌胀效应就有可能导致电芯出现破损可能。方形之间靠结构胶直接粘接,并且还在没有采用任何冷却处理的环境下,完全靠自然冷却不能保证热量及时扩散。

这里有必要提及在国外以及国内若干采用软包的企业得到大规模应用的泡棉材料,一方面能够吸收电池鼓胀应力起到缓冲作用,另一方面能够起到隔热作用,在电芯出现热失控的情况下抑制热扩散,延缓事故发生。在方形电芯之间的隔热处理,已经有企业在采用气凝胶,安全性相当高,但存在一个很实现的成本问题。

考验越来越多,新能源汽车安全需要重视电池热管

当温度降低到零度以下时,电池系统的充放电功能会由于电池性能的降低变得十分困难, 无论是放电的倍率还是放电的容量都会大幅度地降低。因此在寒冷地区,研究电动汽车如何才能更高效地使用变得十分迫切。针对上述情况,一般从两个方面出发进行设计,分别是电芯加热和箱体保温方案。

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责任编辑:LGM
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