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2022.05.01
学习教室

汽车热管理系统

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汽車電池

 

  

汽车热管理系统的作用愈发受到重视。早期汽车研究中并没有热管理这个细分领域,与之相关的主要有调节车舱温度的空调系统,帮助发动机降温的冷却系统等等。后来汽车消费者逐渐提高对空调的舒适度要求以及对节能降费的要求,国家也逐渐提高对油耗排放等要求;而且,在汽车电动智慧化浪潮下,新能源汽车高速发展,而新能源汽车的续航和安全等问题尤为突出,汽车热管理显得越来越重要,因此未来热管理行业需求的确定性高。

 

汽车热管理是通过对热量的管理来实现车舱升降温及汽车各个系统的正常运行。车舱升降温主要通过汽车空调系统实现,汽车各个系统的正常运行主要通过其他热管理系统来实现。传统汽车和新能源汽车的热管理系统的具体构成具有一定差别,由于新能源汽车正在飞速发展,能够把握新能源汽车热管理系统需求升级机遇的企业,有望实现快速增长。

电池热管理系统的作用是对电池的温度进行监控并根据需要主动控制电池温度。电池所处环境的温度决定了电池的性能,若温度过高会造成电池寿命缩减甚至引发安全问题,若温度过低会造成电池放电能力变弱,电池使用时间减少。因此,需要对电池进行热管理,首先测量确定电池的最优工作温度范围,然后计算电池热场及对工作期间温度预测,根据这些资讯选择电池组的传热介质和设计散热结构,使得电池工作期间的温度保持在最优范围内。比如刀片电池采用创新的电池热管理方式,刀片电池的液冷板布置在电芯上方,同时在电芯与电芯之间设计了导热层,这种方案的热交换面积比传统方型电芯大很多,能够有效的将电芯的热量传递给水冷板,使得刀片电池的热管理效果较为优异。

电池热管理系统按照技术类型划分为液冷系统(包括直接液冷系统和独立回路液冷系统)、风冷系统和相变材料系统,其中相变材料目前尚处于研究阶段。

表:电池热管理技术对比

 

空气

直接液冷

独立回路

相变材料

介质

空气

制冷剂R134a

冷却剂水乙二醇

相变材料

成本

较高

较高

中等

温度均衡

中等

能耗表现

中等

热管理控制

中等

理论优异

低温表现

中等

技术成熟度

成熟

成熟

成熟

实验阶段

目前应用

低端车

终端车

中高端车

 

直接液冷系统:将电池包内部的板式蒸发器连接至制冷剂R134a,并接入空调制冷剂回路,利用蒸发吸热,从而带走电池包热量的作用(使用该系统的代表车型有宝马i3、奥迪A6、奔驰S400等)。

独立回路液冷系统:电池设计有独立的冷却剂(水乙二醇)回路,当电池温度较低时(38-45℃),通过低温散热器进行冷却,而当电池温度过低时,回路上的加热器如PTC加热器开始工作对电池加热;当电池温度较高时(45℃以上),系统会通过电池冷却器Chiller与空调制冷剂回路进行热交换完成冷却(使用该系统的代表车型有江淮iEV7S、比亚迪宋、雪佛兰Bolt等)。

 

远瞻智库 发布日期:2021 年 03 月 02 日  汽车热管理专题研究:汽车电动化浪潮下,热管理重视度提升 https://kknews.cc/zh-hk/tech/g4n4a6e.html

 


林唯耕教授
 

作者

林唯耕教授

学历 | 美国马里兰大学博士
现职 | 国立清华大学工程与系统科学系,兼任教授
专长 | 电子组装散热、热管、环路式热管(CPL,LHP,PHP)、节能设计、太阳能储热与冷却、热流系统、电子元件之冷却、双相流、人造卫星及高空飞行物之热传元件

 

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