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使用风冷、液冷还是直冷 纯电动汽车电池模组温控技术全解析

目录:导热材料行业动态星级:3星级人气:-发表时间:2017-04-22 09:38:00
RSS订阅 文章出处:跨越电子导热硅胶片网责任编辑:NSW作者:NSW

     对于传统汽油车而言,温控系统主要包含空调系统和发动机冷却系统,两个系统相对独立。但对于纯电动汽车而言,温控系统要求更为严格复杂一般会设计有:空调制冷系统、采暖系统、电机冷却系统和电池温度控制系统。其中电池温度控制系统更是重中之重。

电池模组内的温度环境变化对电芯的可靠性、寿命及性能都有很大的影响,因此,使PACK内温度维持的一定的温度范围区间内就显示尤其重要。这主要是通过冷却与加热来实现,今天跨越小编就对电动汽车模组中的风冷、液冷、直冷三种冷却方式进行简单介绍。

风冷模式

风冷模式主要是强制冷风流经电池表面进行换热冷却。这种方案受外界环境影响比较大,特别是高温天气下,需要从乘员舱引入冷风,换热效率比较低;因入口风温比较难控制,故电池温度也比较难控制。其中风冷模式分为自然冷却和强制冷却(利用风机等)。该技术利用自然风或风机,配合汽车自带的蒸发器为电池降温,系统结构简单、便于维护,在早期的电动乘用车应用广泛,如日产聆风(Nissan Leaf)、起亚Soul EV等,在目前的电动巴士、电动物流车中也被广泛采纳。

风冷的基本原理图如下:

 

(风冷原理示意图)

 

(起亚Soul EV风冷路径图)

 

液冷模式

液冷模式即电池采用水冷方式换热。其结构如下图所示。一般会增加一个换热器与制冷循环耦合起来,通过制冷剂将电池的热量带走。整个系统主要包括:电子水泵,换热器,电池散热板,PTC加热器、膨胀水箱。电池需要冷却时,电池通过散热板与冷却液进行换热,加热后的冷却液被电子水泵送入换热器内,在换热器内部一侧通入制冷剂,一侧通入冷却液,两者在换热器内充分换热,热量被制冷剂带走,冷水流出换热器在流入电池,形成一个循环。电池需要加热时,关闭制冷回路,开启PTC加热器,冷却液被加热后送入电池内部,通过散热板加热电池。可以通过控制制冷回路通断以及控制PTC加热功率,来控制冷却热的温度,从而控制电池内部温度。此种方案系统比较复杂,成本比较高。

 

(动力电池组液冷系统原理图)

液冷是目前许多电动乘用车的优选方案,国内外的典型产品如宝马i3、特斯拉、通用沃蓝达(Volt)、华晨宝马之诺、吉利帝豪EV。

 

 

(GM VOLT 5 四代技术)

 

(GM VOLT 5并联冷却通道)

 

(GM Volt冷却结构实体图)

与VOLT的并行流道相比,特斯拉的液冷采用串行流道,冷板安装于电池间隙,这个设计的结构设计难度较大,同时,蛇形冷板在较大程度上增加了液冷系统的压力损失。

 

 

(特斯拉液冷结构2D示意图)

 

(特斯拉液冷结构实体图)

 

直冷模式

直冷模式(制冷剂直接冷却):利用制冷剂(R134a等)蒸发潜热的原理,在整车或电池系统中建立空调系统,将空调系统的蒸发器安装在电池系统中,制冷剂在蒸发器中蒸发并快速高效地将电池系统的热量带走,从完成对电池系统冷却的作业。

目前通过直冷的冷却方式基本在电动乘用车上,最典型的如BMW i3(i3有液冷、直冷两种冷却方案)。 

 

(宝马i3冷却系统结构1)

 

(宝马i3冷却系统结构2)

直冷冷却的优点在于:

1、冷却效率比液冷高出3~4倍;

2、更能满足快充需求;

3、结构紧凑;

4、潜在地降低了成本;

5、避免了乙二醇溶液在电池箱体内部流动

 
此文关键字:风冷 液冷 温控技术
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