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电动车怕冷又怕热的原因是什么?

来源:宝鄂实业    2019-05-14 19:48    点击量:
如果我们从一款电池在不同温度下的循环寿命和日历寿命来看,更容易发现温度对电池使用时间和充放次数的实际影响,消费者对于手机电池的信心,也影响到了整个电动汽车电池的信心,而要大家接受电池能使用很长一段时间(5年~10年),温度是一个必须要控制的一个值。
 
上面考虑的都是外部环境温度对电池产生的影响,从某种程度而言,我们也需要认真的理解电池的产热行为。
电池产热在理论上包含几个方面,用公式表示是Qt=Qr+Qp+Qs+Qj。Qt是总产热,Qj代表电流通过电池内阻产生焦耳热,Qr代表电池反应热,Qs代表电池内部副反应热,Qp代表电池极化引起的能量损失。
在实际车辆使用中,我们可以把电池产热分为稳态和瞬态两种,稳态是指车辆平稳行驶时电池的产热,瞬态是指加减速等情况下电池的产热。下面的图片是两种产热的计算方法,简单来说,瞬态放热的计算比较复杂,需要建立热模型进行测量,而稳态产热则以焦耳热为主。
因此在车型前期需要对电池进行整体测定,以雪佛兰Volt为例,会采取下面几个步骤:
1.通过整车的工况,估算电池组需要放电和充电的工况;
2.使用仿真来验证以上的条件;
3.通过估算推导在放电和充电条件下电池组产热情况;
4.考虑系统的选择方案(液冷和风冷);
5.以正常值考虑单体电池需要的散热条件;
6.在既定的散热条件下设计相应的散热片或者散热间隙;
7.通过流体设计软件来仿真结果。
 
热设计的过程,其实是将外部环境、车辆动力控制、电池模型和热控制耦合起来,需要设置大量的条件来保证电池系统工作正常。很简单的算法背后,需要大量的使用工况和电池模型的测试。做得好才能保证电池系统在保修期内不出问题,否则即使保证单体包换,也会逐步加大售后的成本和压力。
案例分析
从控制性的角度,热管理系统可以分为主动式、被动式两类。被动式是指整个控制系统不需要对热管理进行调整,主动式指需要通过采集温度信号来主动调节温度。
 
从传热介质的角度,热管理系统又可以分为:空气冷却式热管理、液体冷却式热管理、相变蓄热式热管理(实际这个很难上车)。液冷与空冷相比,可以快速带走电池热量,降温更加有效,但是工艺设计上十分复杂。
我们国家的车,也确实从被动往主动,空冷到液冷的模式走了。
 
上面是Focus EV液冷设计的一些细节,供大家参考,需要很精确的工艺设计。
福克斯EV其实是用了PHEV的功率型电池来做能量型电池,它的液冷和加热系统的性能是比较好的,事实上这款车即使在密西根的冬季也能扛过去。通过整个系统的设计,综合使用车联网、充电系统和整车控制器,可以让车子在出发前充电时调节电池包温度。每个电池用这么些冷却板,如图11所示,其实也花了老大的血本。总体而言,这也表达了工程师对电池长期使用的忧虑而采取的一种办法。

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