PACK熱管理冷卻介質流通方式介紹及吉利帝豪EV熱管理系統(tǒng)分析
PACK內的溫度環(huán)境對電芯的可靠性、壽命以及性能都有很大的影響,因此,使PACK內溫度維持的一定的溫度范圍區(qū)間內就顯示尤其重要。目前絕大數(shù)動力電池組主要是通過冷卻與加熱來實現(xiàn)對溫度條件的滿足,本文將從冷卻/加熱介質的流動方式,風冷、液冷、熱管等熱管理方式中對PACK動力電池組內的冷卻介質流通方式布局進行介紹分析。
冷卻介質流通方式解析
冷卻介質在電池組內的流通方式主要有串行和并行兩種方式。串行行流通時,冷卻介質與電池進行熱交換,不斷被加熱,使得工質入口側區(qū)域電池的冷卻效果優(yōu)于出口側,電池組內的溫差較大;并行流通時,冷卻介質從電池組底部流入上部流出,電池組各流道之間冷卻介質流量相等,電池組的溫度一致性較好。
(圖-1 兩種流通方式比較)
冷卻介質進出口的設置對電池組的冷卻效果有較大的影響
對于串行通風的圓柱形電池組, 冷卻介質流速較低時,相鄰兩排電池進出口設置相反, 兩側冷卻介質呈逆流狀態(tài),可提高電池組溫度場的一致性, 但效果并不顯著; 流速較高時, 整個電池組應采用相同的冷卻介質流向
對于并行通風的方形電池, 根據(jù)進出口的位置和冷卻介質的流動軌跡,電池組結構可以大致分為三種:U 型 Z 型和 T 型。
(圖-2 三種結構的水冷效果)
U型進出口設置: 壓降小,能耗小,但進出口近端電池的冷卻效果好,遠端效果差,電池組溫度的一致性差。
Z型進出口設置: 電池組內各個流道壓力、介質流速比較均衡,電池組溫度一致性較好,最高溫度明顯下降。
相對于常規(guī)U型和Z型進出口設置,用一進口二出口( 中間底部設置一個進口、頂部左右兩側分別設置一個出口) 的T 型進出口設置時,泵的功耗、電池最高溫度都更低,電池組溫度的一致性也得到了提高。
(圖-3不同排列方式流動趨勢)
順列排布時, 冷卻介質的流動阻力較小,散熱效果一般;錯列排布時,冷卻介質的擾動增強,換熱系數(shù)和能耗都有所增加電池單體的橫向間距增加時,溫升變大,溫度的一致性提高,風機能耗下降;縱向間距增加時,順列排布的電池組溫升減小,錯列排布的電池組溫升增大圓柱形電池采用順列排布時,電池直徑增大,最佳的間距/直徑比相應減小方形電池成組時,單體電池的間距是重要的結構參數(shù),對電池組溫度分布有較大的影響。
帝豪EV300熱管理系統(tǒng)解析
動力電池方面,帝豪EV300采用來自寧德時代的的三元鋰電池,容量為41kWh,并且配備主動溫控系統(tǒng)。據(jù)了解,帝豪EV300綜合續(xù)航可達300公里,60km/h等速續(xù)航可達360公里。至于帝豪EV300能在續(xù)航能力上獲得如此大的競爭優(yōu)勢,主要通過電機功率、溫控電池組用技術手段降低新車整體能耗,將平均電耗控制在13.67kWh/100km,從而達到更加理想的續(xù)航表現(xiàn)。
(圖-4車艙散熱管路細節(jié)特寫)
白色箭頭:從專用補水壺引出至動力電池的出水管路的“四通”
紅色箭頭:動力電池至補水壺的回水管路“四通”
黃色箭頭:PTC(陶瓷加熱系統(tǒng))出入水管接頭
(圖-5動力電池電動水泵特寫)
黃色箭頭:為動力電池水冷散熱管路伺服的大功率電動水泵
白色箭頭:電動水泵至補水壺回水管
紅色箭頭:動力電池至電動水泵的回水管
(圖-6動力電池組件散熱管路接口細節(jié)特寫)
紅色箭頭:回水管
黃色箭頭:進水管
白色箭頭:快慢充接口至動力電池組件高壓線纜接口
藍色箭頭:驅動電機與動力電池關聯(lián)的高壓線纜接口
三元鋰材質的電芯具有容量高、能量密度高、低溫性能好等優(yōu)點。在適配了水冷散熱和低溫預熱系統(tǒng)后,可以讓整車在高溫和低溫環(huán)境下,保持動力電池始終處于25-40攝氏度區(qū)間。最終目的為保持動力電池不同工況下的使用壽命。
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