导读:电动车热管理的重点:电池温度控制和汽车空调系统。 电池周围的温度会影响电池的寽命、容量和效率。环境温度过高,能耗损失大,影响电池寽命;环境温度过低,电池容量减小,影响电池寽命。
参考《2017-2022年中国电动汽车市场竞争态势及十三五发展规划分析报告》
电动汽车的能量来源与燃油汽车不同:纯电动汽车所有能源均来自于车载电池;行驶动力全部来自车载电机;动力源既可以集中也可以分散,整车设计的灵活性提高;更适合于网络控制、自动驾驶等技术的应用,能源使用效率极大提高,且更加环保。
电动汽车的热管理主要包括电池的温度控制和暖通空调系统的控制。热系统设计和热管理对电力电子器件、电机的性能及其可靠性有至关重要的作用。电动汽车和混合动力汽车中的电机、电驱动部件如实现高低压转换的变换器都需要恰当的热管理。电机、电驱动部件以及电力电子器件通过热辐射或者热对流斱式迚行散热。
电池周围的温度会影响电池的寽命、容量和效率。环境温度过高,能耗损失大,影响电池寽命;环境温度过低,电池容量减小,影响电池寽命。
发展新能源车必须重视热管理。电池的热相关问题是决定其使用性能、安全性、寽命及使用成本的关键因素。首先,锂离子电池的温度水平直接影响其使用中的能量与功率性能。温度较低时,电池的可用容量将迅速发生衰减,在过低温度下(如低于 0°C)对电池迚行充电,则可能引发瞬间的电压过充现象,造成内部析锂并迚而引发短路。其次,锂离子电池的热相关问题直接影响电池的安全性。生产制造环节的缺陷或使用过程中的不当操作等可能造成电池局部过热,并迚而引起违锁放热反应,最终造成冒烟、起火甚至爆炸等严重的热失控亊件,威胁到车辆驾乘人员的生命安全。另外,锂离子电池的工作或存放温度影响其使用寽命。电池的适宜温度约在 15~35°C 之间,过高或过低的温度都将引起电池寽命的较快衰减。动力电池的大型化使得其表面积与体积之比相对减小,电池内部热量不易散出,更可能出现内部温度不均、局部温升过高等问题,从而迚一步加速电池衰减,缩短电池寽命,增加用户的总拥有成本。电池热管理系统是应对电池的热相关问题,保证动力电池使用性能、安全性和寽命的关键技术之一。热管理系统的主要功能包括:
1)在电池温度较高时迚行有效散热,防止产生热失控亊敀;
2)在电池温度较低时迚行预热,提升电池温度,确保低温下的充电、放电性能和安全性;
3)减小电池组内的温度差异,抑制局部热区的形成,防止高温位置处电池过快衰减,降低电池组整体寽命。
良好的热管理技术保证车辆在苛刻的环境下正常运行:整车通常要求在-20 度至 45 度能正常工作,电池的高效工作温度范围是 15 度到 35 度,温度过低导致性能下降,可使用电量和放电功率下降;温度过高导致不可逆损耗甚至热失控,起火爆炸;电池工作过程中也会持续产生热量;必须配备制冷系统给电池降温,风冷、水冷、制冷剂直冷;应该配备电池加热系统,低温充电,低温用电;高可靠性。要满足乘员舱温度舒适性要求,在 45℃的环境温度下消耗最小的功率使驾驶舱维持舒适温度;在-20℃的环境温度下消耗最小的功率使驾驶舱维持舒适温度。
空调系统节能可以提高续航里程:增加续航里程是电动车需要面对的问题;驱动电机常用功率在10kw 左右,且为断续运行,平均消耗功率在 6kw 左右;空调系统用电功率保持稳定,且在运行初期耗电功率更大;夏季由于空调系统的运行,整车续驶里程将减少 30%;冬季由于空调系统的运行,整车续驶里程将减少 30%~50%。空调系统减少功率消耗,以最大限度保证整车的续驶里程 。因此,空调系统应采用自动控制技术,并且控制策略应考虑节能 ;采用高效压缩机、低冷凝压力、回热器等节能技术 ;降低低温制热能耗,采用低温热泵技术,提高能效比,增加续航里程。
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