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新能源汽車散熱系統(tǒng):“直冷+水冷”將成主要發(fā)展方向(熱管理測試設(shè)備廠商)
2018-06-19 14:45:41 來源:眾高冷源液冷測試系統(tǒng)目前電池包(PACK)液冷散熱系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)空白,新能源整車廠商就無法設(shè)計整車的液冷系統(tǒng)。整車廠商需要了解如下數(shù)據(jù):一)、電池包的合理溫度在10-30℃,低溫天氣液冷系統(tǒng)可能達(dá)到-30℃,電池包內(nèi)部本身有發(fā)熱塊啟動前預(yù)熱起到熱保護(hù)功能,當(dāng)汽車行駛后電池溫度超過30℃以上時就需要通過-30℃液冷系統(tǒng)降溫,此時需要通過多少流量液體?保證電池溫度控制在10-30℃范圍內(nèi),且汽車液冷系統(tǒng)管徑是固定的,那么就需要調(diào)節(jié)壓力來控制流量。以此類推隨著汽車?yán)鋮s液溫度變化,為保證電池溫度冷卻液的流量、壓力也需要變化。二)、當(dāng)高溫天氣,汽車?yán)鋮s液、電池包的溫度可能達(dá)到50℃以上,電池包的充放電工況如何?整車制冷系統(tǒng)(車內(nèi)空調(diào)空間降溫、電池包、電驅(qū)、發(fā)動機(jī)液冷系統(tǒng))冷量如何匹配,以便整車熱管理達(dá)到快速平衡。讓整車性能、安全達(dá)到合理范圍內(nèi)。以上數(shù)據(jù)就需要我司的液冷熱工測試平臺提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
備注:在整個電池包(PACK)熱工測試過程中,同時需要以下設(shè)備同步工作,充放電設(shè)備(BMS熱管理系統(tǒng))、步入式環(huán)境箱、熱成像儀等。
新能源動力電池組中的散熱系統(tǒng),能夠起到為新能源動力電池組降溫的目的。新能源動力電池散熱方式有風(fēng)冷、水冷和直冷三種。風(fēng)冷模式中,散熱系統(tǒng)利用利用自然風(fēng)或風(fēng)機(jī),配合汽車自帶的蒸發(fā)器為電池降溫;水冷模式中,一般會將散熱器與制冷循環(huán)系統(tǒng)耦合起來,通過制冷劑將電池的熱量帶走;直冷模式中,散熱系統(tǒng)利用制冷劑蒸發(fā)潛熱的原理,在整車或電池系統(tǒng)中建立空調(diào)系統(tǒng),將空調(diào)系統(tǒng)的蒸發(fā)器安裝在電池系統(tǒng)中,制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)并快速高效地將電池系統(tǒng)的熱量帶走,從而完成對電池系統(tǒng)冷卻的作業(yè)。
風(fēng)冷技術(shù)
風(fēng)冷技術(shù)是目前新能源動力電池中應(yīng)用*廣泛的散熱技術(shù)。強(qiáng)制氣流可以通過風(fēng)扇產(chǎn)生,也可以利用汽車行進(jìn)過程中的迎面風(fēng)或者壓縮空氣等產(chǎn)生。與其他技術(shù)相比,風(fēng)冷技術(shù)相對簡單、安全,維護(hù)也方便。日本豐田公司的混合動力電動汽車Prius和本田公司的Insight都采用了風(fēng)冷的形式,尼桑、通用等汽車公司研制的熱管理系統(tǒng)主要采用強(qiáng)制風(fēng)冷形式。
國內(nèi)的各種類型的新能源動力電池基本上采用風(fēng)冷技術(shù),國內(nèi)技術(shù)基本上與國外水平相當(dāng),能夠在低成本的情況下,達(dá)到良好的散熱性能。
與液冷技術(shù)相比,風(fēng)冷技術(shù)與電池表面之間的熱交換系數(shù)低,冷卻、加熱速度慢,電池箱內(nèi)部溫度均勻性不容易控制,電池箱的密封設(shè)計較難,防塵、防水效果較差。
水冷技術(shù)
水冷散熱系統(tǒng)主要包括:電子水泵、換熱器、電池散熱片、PTC加熱器、膨脹水箱。
水冷技術(shù)是基于液體熱交換的冷卻技術(shù),比風(fēng)冷技術(shù)效率更高,電動汽車電池組內(nèi)部溫度更均勻,可與車輛的冷卻系統(tǒng)整合在一起,與電池壁面之間的熱交換系數(shù)高,冷卻、加熱速度快。但是采用水冷技術(shù)的系統(tǒng)更復(fù)雜,重量大,維修和保養(yǎng)難度大,并且存在漏液的可能。
國外對水冷技術(shù)研究較早,應(yīng)用時間也較長,并且隨著不斷的探索、實(shí)踐與改進(jìn),系統(tǒng)的熱交換系數(shù)以及冷卻加熱速度均已達(dá)到了較好的水平,并且通過新材料的應(yīng)用,國外水冷系統(tǒng)的重量也有所減輕。
目前國外主要在特斯拉、通用沃藍(lán)達(dá)(Volt)、法國標(biāo)致雪鐵龍、寶馬i3等汽車品牌中采用水冷技術(shù)。特斯拉Model S車型采用的就是水冷技術(shù)對電池進(jìn)行降溫。特斯拉在其電池排布、熱管理系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)上進(jìn)行了非常深入的設(shè)計,以保證每個電池單元都在監(jiān)管之下,其狀態(tài)數(shù)據(jù)能夠被隨時反饋、處理。對于單個體積很小的電池單元,特斯拉將其獨(dú)立封閉在鋼制隔間里,同時液冷系統(tǒng)可以具體到為每一個電池單元進(jìn)行冷卻,降低彼此的溫差,也相對降低了電池自燃的風(fēng)險。
近幾年,隨著我國新能源動力電池散熱系統(tǒng)技術(shù)的不斷進(jìn)步,水冷產(chǎn)品呈現(xiàn)逐漸替代風(fēng)冷產(chǎn)品的趨勢。
據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《2017-2021年新能源動力電池散熱系統(tǒng)市場現(xiàn)狀調(diào)研及投資戰(zhàn)略研究報告》,目前,我國主要的水冷產(chǎn)品生產(chǎn)商有:廣東文軒熱能科技股份有限公司、江蘇超力集團(tuán)、東莞市邁泰熱傳科技有限公司、河北冠泰電子技術(shù)有限公司、北京世佳博科技發(fā)展有限公司等。相關(guān)汽車廠商如比亞迪、吉利等已將水冷產(chǎn)品應(yīng)用到其新能源汽車當(dāng)中。未來,隨著行業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步,“直冷+水冷”的方式將成為市場研發(fā)的主要方向。
國內(nèi)有江淮iEV7S等少量的新能源車采用了水冷技術(shù)。江淮新能源純電動SUV——iEV7S利用水冷技術(shù),將電池包的溫度控制在10-35攝氏度之間,即便在零下30攝氏度的超低溫環(huán)境下,也可正常充電,不影響續(xù)航里程。新一代電池包水冷技術(shù),實(shí)現(xiàn)了電池低溫快速加熱,在環(huán)境-30℃和電芯-15℃條件下,40分鐘內(nèi)可將電池加熱至10℃以上,同時其優(yōu)異的電池冷卻性能,滿足高速+快充連續(xù)行駛,電池*高溫度控制在35℃以下。
新思界產(chǎn)業(yè)研究員認(rèn)為,在風(fēng)冷技術(shù)方面,我國技術(shù)水平已經(jīng)能夠達(dá)到國際領(lǐng)先水平,風(fēng)冷散熱系統(tǒng)也已廣泛被用于國內(nèi)新能源動力電池散熱系統(tǒng)。在水冷技術(shù)方面,受技術(shù)水平限制,我國近年來才逐漸有企業(yè)進(jìn)行研究與生產(chǎn),雖然技術(shù)進(jìn)步迅速,但與國外相比,仍存在差距,未來還有較大的進(jìn)步空間。
此外,水冷技術(shù)的使用能夠較好地解決目前新能源汽車普遍面臨的低溫使用續(xù)航里程降低、低溫?zé)o法充電等問題,改善用戶的用車體驗(yàn),促進(jìn)新能源汽車的普及;诖耍浼夹g(shù)未來會逐漸取代風(fēng)冷技術(shù)。留言新發(fā)布
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