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汽车电池热管理软件分析

   日期:2024-05-18     来源:www.chatwz.com    作者:二手网    浏览:506    评论:0    
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在低温环境下充电容易在负极表面形成锂沉积,金属锂在负极表面积累会刺穿电池隔膜导致电池正负极短路,威胁电池用安全,电动汽车电池系统低温充电安全问题很大的制约了电动汽车在寒冷区域的推广。

大家以容易见到的锂离子电池(全国锂电池正极材料制备与实验室仪器装备)为例:

锂离子电池工作原理本质上是内部正负极与电解液之间的氧化还原反应,在低温下电极表面活性物质嵌锂反应速率减慢、活性物质内部锂离子浓度减少,这将引起电池平衡电势减少、内阻增大、放电容量降低,极端低温状况甚至会出现电解液冻结、电池没办法放电等现象,很大的影响电池系统低温性能,导致电动汽车动力输出性能衰减和续驶里程降低。

除此之外,在低温环境下充电容易在负极表面形成锂沉积,金属锂在负极表面积累会刺穿电池隔膜导致电池正负极短路,威胁电池用安全,电动汽车电池系统低温充电安全问题很大的制约了电动汽车在寒冷区域的推广。

锂电池内部反应过程示意图

那样,有没一种技术可以缓解上面的问题?

通过以上信息可以看到,新能源汽车在没电池热管理或者热管理做的不好的状况下,对电动车的性能影响有多大。

伴随技术的进步,目前的电动汽车,基本上都有电池热管理软件。而电池的热管理软件的最后目的,简单的说,就是为了让电池的温度尽可能处于最适合它的工作温度。

电池热管理的必要性取决于汽车使用的不一样的电池种类,与不同电池的发热率、能量效率和性能对温度的敏锐性。热管理包含升温和降温,同样要紧。

电池预加热技术,是电池热管理中的要紧组成部分,是为了让电池在温度较低时,可以迅速将电池温度上升到最好工作温度的技术。

几种主流的电池加热方法

1.电池自然发热加热:

借助电池自己工作,放电或充电时,产生的热量,来提升电池的温度。这种方法加热,成效慢,有时总是车都用完了,电池温度还没有上来。除去在一些早期车型和一些低本钱的汽车上,基本上已经被主流的主机厂弃用。

2.鼓风加热:

风冷的电池包市面上真的不多见,据了解比亚迪开发过风冷的电池包。用过外部的空调吹热风或者冷风,对电池包内部进行温度控制。但这种技术,需要对电池包内的风道进行严格的设计,电池温升的成效也是比较慢,而且假如设计不好,比较容易出现局部温度过高的现象。

3.电池包内加热设施加热:

加热系统主要由加热元件和电路组成,其中加热元件是非常重要的部分。容易见到的加热元件有可变电阻加热元件和恒定电阻加热元件,前者一般称为PTC(positive temperature coefficient),后者则是一般由金属加热丝组成的加热膜,譬如硅胶加热膜、挠性电加热膜等。

PTC因为用安全、热转换效率高、升温飞速、无明火、自动恒温等特征而被广泛用。其本钱较低,对于现在价格较高的动力电池来讲,是一个有利的原因。但PTC的加热件体积较大,会占据电池系统内部较大的空间。绝缘挠性电加热膜是另一种加热器,它可以参考工件的任意形状弯曲,确保与工件紧密接触,保证最大的热能传递。硅胶加热膜是具备柔软性的薄形面发热体,但其需与被加热物体完全密切接触,其安全性要比PTC差些。

4.液体循环加热:

液冷的电池包在目前的设计中,由于其加热成效好,散热分布均匀,安全靠谱等特征,占据了主流的地方。

在电池包内结构上,一般是会设计利于散热的水道,将热量均匀的散发到电池包内部,达到电池(全国锂电池正极材料制备与实验室仪器装备)温度的均匀上升。


两种容易见到的电池液冷循环示意图

图中红色箭头部分是加热部分,外部大循环是电池包的降温部分

上图中可以看得出来,电池包加热功能,用的是单独的电池包内PTC加热液体,进行循环加热,可以使电池加热的愈加飞速,均匀。

在用户启动汽车充电(无论快充还是慢充都可以哦)的开始阶段,整车控制器就对电池的温度信号进行采集,当电池的温度较低,需要启动加热时,整车控制器会控制冷却液进入加热循环。此时一般会有一个热源(图中的PTC2加热器)将循环的液体进行加热,然后再流经动力电池内部,给电池加热。这就是电池加热的原理。

电池预加热的用法场景和特征

关于电池预加热的主要用场景,更多的还是集中在北方城市的冬季里。

主要的用法场景还是包含两个方向,放电和充电场景。

汽车静置在低温环境中一段时间后,启动汽车,此时电池温度较低,严重干扰汽车驾驶体验和感觉,若此时前往充电桩进行充电,也严重干扰充电效率。所以,在电池包预加热的启动和关闭方案上,需要进行详细的温度标定,才能达到更好的用法成效,不会浪费资源,又能满足顾客的用法场景。——这也是考验一个主机厂集成匹配能力的时候。

而动力电池的木桶效应(电池系统的性能、靠谱性取决于最弱的一个电芯,系统的安全性取决于最不稳定的一个电芯)决定了只有电池温度一致性越好的电池包,才能发挥出最好的性能。所以这也是现在大部分电池包的设计都使用液冷电池包是什么原因。

如上图所示,假设大多数电芯温度为20度,而电芯B由于加热慢温度只有10度,那样整个电池包(全国锂电池正极材料制备与实验室仪器装备)都需要迁就B电芯,放电电流被迫从140A降低到100A,性能降低了三分之一。

 
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