与热作斗争:电动汽车电池的热管理

欧盟已经制定了目标,到2030年,至少有3000万辆零排放汽车上路。为了实现这一目标,汽车行业在电动汽车电池技术方面取得了巨大飞跃。

然而,消费者对电动汽车的接受程度落后于预期,因为大多数司机都担心充电时间延长和充电之间的实际行驶距离。

此外,汽车在充电和行驶过程中的温度对锂离子电池的寿命和性能有相当大的影响,因此开发新的电池热管理方法成为研究的重点。

为什么我们关注电池的热管理?

温度对电池的运行性能和容量起着重要的作用:电池的放电容量和充电容量——即汽车使用能量的速率和充电的速率——都受到温度的显著影响。

电池充电或放电的速度越快,温度的上升就越剧烈,因此在充电/放电速率和容量之间存在微妙的平衡。

温度也是一个压力因素,在适当的时候会降低锂离子电池的容量;这种现象被称为“容量衰减”,即电池寿命缩短,影响电动汽车的长期性能。

具有相当大的消费压力和关键环境目标,旨在检查热管理功能以优化电池寿命。

什么是电池热管理系统?

电池热管理系统(BTMS)是用于在电池组内保持特定温度范围的方法 - 优选地在20至40°C之间 - 防止过度变化并从细胞中维持均匀温度。管理电池温度的方法通常跟随两条路线:主动或被动管理。

主动BTMS指的是利用能源迫使电池温度改变的技术,通常结合使用空气或液体为基础的冷却介质。

相对而言,被动热管理完全依赖于传导、对流和辐射的热力学。关于哪一个是最合适的,存在着广泛的争论。例如,特斯拉汽车在其汽车中采用了冷却液的主动循环,而日产聆风采用了被动风冷电池。

积极的热管理:保持冷静或维持控制?

主动热管理系统有许多类型,它们之间的主要区别是它们的主要目标;有些已经被开发用于冷却电池,而另一些则用于稳定极端温度。但是哪种方法更好呢?

空气冷却

有效的空气冷却系统通常从电池组循环空气,通常来自AC单元或从外部吸入;这种冷却方法利用对流保持稳定的温度。空气冷却系统的主要好处是它们相对简单,廉价。

然而,它们的设计只是为了冷却和避免潜在的过热。这意味着它们缺乏管理大范围环境温度的能力。虽然在温和或温暖的气候下这不是一个问题,但在寒冷的气候下,这可能会导致电池退化——电动汽车不适合在暴风雪中出行。

即使在温度适中,当由于特定的限制热容量而试图将热量传递热量时,空气也不是如此。

随着电池变得越来越强大,并持有更大的电荷,人们对依赖空气冷却系统的高功率应用的安全性表示担忧。

液体冷却

液体冷却 - 其中泵送液体冷却剂,例如乙二醇,在电池周围的闭环中循环冷却剂 - 提供更明确的热条件管理方法,有助于将它们保持在合适的范围内。

通常,通过导热金属管传递热量,从源远离源,使其可以有效地分布。直接液体冷却方法 - 其中电池浸入非导电液中 - 是在发育的早期阶段。

液体冷却更有效,使系统更轻、更紧凑,而不增加不必要的质量或功率消耗。

这是汽车行业驱动实现最轻便的系统的最有价值;液体热管理方法已经得到了Tesla,BMW和雪佛兰的认可。

热电冷却器

在热源(电池)和散热片之间定位半导体是另一种热管理方法,对整个汽车行业产生了影响。

当施加电压时,在接收器和源之间产生温差,这意味着热传递是通过传导实现的。

这可以通过电压的基本变化来精确控制温度,并且在需要加热的情况下,可以通过倒转电流来调整热传递的方向。

被动管理:依靠科学欧洲杯线上买球

不幸的是,所有活性BTMS的最大限制是它们依赖于电池的能量释放,从而剥离无价值的动力。因此,目标是使用无源热管理来自调节电池的温度而不依赖能量来源。

虽然主动管理策略是优选的效率,但在开发阶段有许多被动冷却方法。

例如,热管——一个闭合循环液体的蒸发和冷凝,利用热能从一个电池——尤其有效转移热量在智能手机领域,但这些选项只有从电池吸收热量的能力,不是画的来源。

具有持续驱动,以限制寄生功耗电动汽车在美国,预计将来会有更多的被动技术被采用。

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另一个对热调节有重大影响的因素是制造电池盒所使用的材料。欧洲杯足球竞彩一般来说,纤维复合材料,包括玻璃和碳纤维,与传统的金属材料欧洲杯足球竞彩相比,导热系数低。

这是因为它们通常是50- 60%纤维和热固性或热塑性聚合物的混合,作为粘合剂形成基体。复合结构可以进一步设计,通过集成结构泡沫或蜂窝芯来提高绝缘性能。

这种技术使纤维材料的使用最小化,同时在重量的一小部分保持结构刚度和强度。复合材料的绝缘性能有利于电池系统的设计,因为它有助于外壳内温度的稳定,从而限制了由外部环境条件决定的冷却或加热电池时所需的能量。

两全其美

目前,最佳解决方案是应用被动冷却结合的应用主动热管理系统以提高效率。

例如,在两个电池之间放置导热散热片,可以扩大表面积,将热量从电池组中传导出去,然后通过对流将热量散发到空气中。

在雪佛兰沃蓝达(Chevrolet Volt)中,在每个鳍片上添加凹槽,就会产生冷却液流过的通道,冷却液会穿过加热器或热交换器,在电池的整个表面循环。

这类组合方法有助于平衡各个解决方案的约束,并且在将来,使用越来越多的混合热管理系统,将被动和主动冷却技术与复杂的复合材料相结合,以帮助提高温度欧洲杯足球竞彩控制效率,同时急剧限制寄生功耗。

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    TRB轻量化结构有限公司(2021年,8月02日)。与热作斗争:电动汽车电池的热管理。AZoM。于2021年8月5日从//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=20482检索。

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    TRB轻量级结构有限公司“战斗热:EV电池的热管理”。AZoM.2021年8月05。< //www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=20482 >。

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    TRB轻量级结构有限公司“战斗热:EV电池的热管理”。AZoM。//www.wireless-io.com/article.aspx?articled=20482。(访问于8月05,2021)。

  • 哈佛大学

    TRB轻量化结构有限公司,2021。与热作斗争:电动汽车电池的热管理.viewed september 21, //www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=20482。

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