對于動力電池而言,環(huán)境溫度的變化也是很重要的影響。去年,河南41℃的高溫天氣引起了全國人民的關(guān)注,地表溫度更是高達70℃,連馬路都給炸裂開了。
在45℃的高溫環(huán)境下長時間工作時對于電池使用壽命會有嚴(yán)重影響,并且也會有一定的安全問題。隨著新能源汽車技術(shù)的發(fā)展,動力電池的熱管理尤其重要,當(dāng)前液冷方案替代了風(fēng)冷方案已成為主流技術(shù),保證了動力電池在高溫工作環(huán)境下的穩(wěn)定性和安全性。
高溫對動力電池的影響
當(dāng)前主流的動力電池類型不論是三元鋰電池還是磷酸鐵鋰電池,實際上最佳工作溫度范圍均為15~35℃。隨著溫度的升高,動力電池充放電性能的下降就越明顯。過高的工作溫度不僅會降低動力電池的充放電性能,還會大幅度降低動力電池的循環(huán)使用壽命。
根據(jù)研究數(shù)據(jù)表明,某款三元鋰電池在25℃環(huán)境下工作,其2000次循環(huán)充放后電池容量還有87%;當(dāng)環(huán)境溫度上升到35℃時,動力電池在該溫度下工作2000次循環(huán)充放后電池容量還有85%;當(dāng)環(huán)境溫度升到45℃左右時,使用壽命呈現(xiàn)明顯下降;到環(huán)境溫度達到60℃左右時,使用壽命呈現(xiàn)斷崖式下降。
45℃開始動力電池性能已經(jīng)出現(xiàn)明顯下降,因此高效的冷卻系統(tǒng)必不可少,強制液冷系統(tǒng)也是目前的主流技術(shù),確保動力電池即使在40℃以上的環(huán)境下仍能維持正常工作。
液冷散熱系統(tǒng)方案
動力電池的液冷散熱系統(tǒng)包括:水冷塊、循環(huán)液、水泵、管道、水箱、熱交換器。水冷塊是一個由銅或者鋁制成的金屬塊,內(nèi)部含有水流通道與電池接觸并且吸收掉電池的熱量。循環(huán)液則由水泵使其在管路中循環(huán)流動,吸收電池?zé)崃康难h(huán)液就從水冷塊流走,新的低溫循環(huán)液繼續(xù)吸收電池?zé)崃浚绱朔磸?fù)循環(huán)達到給電池散熱降溫的效果。
水泵、水冷塊、循環(huán)液等是一條密閉通道,循環(huán)液在其中循環(huán)流動而不外漏,水箱儲存循環(huán)液,熱交換器類似散熱片,循環(huán)液將熱量傳遞給面積較大的散熱片,散熱片上的風(fēng)扇則將帶有熱量的空氣吹走。
液冷散熱系統(tǒng)的優(yōu)點主要是散熱效果佳且噪聲小 。由于水的比熱容很大達到4.2*10^3焦/千克·攝氏度(即質(zhì)量為1千克的水溫度每升高1℃,吸收的熱量達到4.2×10^3焦),因此能夠吸收大量的熱量卻保持溫度不會明顯的變化,電池溫度便能夠得到很好的控制。另外,因為熱交換器的表面積大,低轉(zhuǎn)速的風(fēng)扇也能夠?qū)ζ淦鸬絻?yōu)秀的散熱效果,如此一來,整體散熱系統(tǒng)的噪聲相比于風(fēng)冷系統(tǒng)就安靜了許多。
數(shù)據(jù)顯示,在液冷散熱系統(tǒng)下,能夠穩(wěn)定地將電池包內(nèi)溫度控制在25 ~ 35℃范圍內(nèi),且不同的電芯位置溫度差小于5℃。
動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)對于電池安全的保護重要性不言而喻,隨著長續(xù)航電池的發(fā)展,散熱是關(guān)鍵技術(shù)。面對各種新型電池,散熱技術(shù) 也將繼續(xù)更新迭代。
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