電動車鋰電池液體冷卻方法推薦
發布時間:2011-10-10 來源:EEWORLD
中心議題:
我個人的觀點來看,對電動車來說,關於電池組的熱管理最為靠譜的方法是類似於以下的方法。
從可靠性的角度,我將評估一下tesla的18650圓柱形電池的製造可靠性,和其內部連接的熔絲的可靠性。Tesla的電池組從本質上來看,不具備低成本的可能。這是因為本身18650dianchizaojiajiaodi,danshiweilebaozhengxiaodianchizhijiandechuanbingjilian,yaofuchuhenduodeanquanxingdekaolv。nameduorongsidelianjieduiyudaguimoshengchanlaishuokenengchongmanhendadenandu。Toyota在新能源車上具有很強的實力,但它的電動車計劃遭受嚴重的挫折以後,對大容量電池這塊的嚐試卻是很少的。本質上它的插入式 prius更偏向於混合動力車多一些。
總結一下這麼做的幾個特點:
1.電池包可以做到非常緊湊,中間幾乎沒有空隙。
2.抗震和抗衝擊性比較好,可以在電池CELL之間添加衝擊吸收緩衝材料。
3.把散熱的過程轉換為加熱過程,使得鋰電池在低溫下的運行保證了可能。
4.保證了電池CELL的散熱的均勻性。
5.成本相對較高,主要是在高壓泵和聚合物電池的價格上,兩者都有很大的降價空間。
6.安全性,聚合物電池本身的安全性易於管理。
在SAE的這篇論文中,作者提到了模塊冷卻的仿真方法 Integrated Simulation Process for the Thermal Management of LiIon Batteries in Automotive Applications
總體而言,這篇文章有些偏於理論化,整個設計也存在一些問題。
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在SAE的這篇論文中,較為詳細的介紹了聚合物電池的發熱評估Thermal Characterization & Management of PHEV Battery Packs(Compact Power, Inc)。
關於散熱片的內部流道的結構設計也會對水流的分布和散熱(加熱)的效率產生一定的影響,這直接影響到CELL(這個CELL一般是好幾個電池並聯的大cell)的各個部分之間溫度的不均勻。
Delphi關於上半部分所述的方案(電動車鋰電池液體冷卻方法推薦(上))是有專利的,不知道是否意味著這樣的結構不能被使用了(如圖1所示):
由於液體冷卻隻是把熱量從電池組內部搬移出來,因此需要解決更多的問題,GM目前關於這塊最為完善的,有興趣可以參見VOLT的一些散熱方麵的圖。
武曄卿老師寫了兩篇導論性的文章:
《電子產品熱設計》
《電子設備熱設計(續)》
[page]
這裏想提的一點是,在將工業係統移植入汽車中的過程中的時候,整個電子類產品的熱設計(包括電機、電機控製器、DC/DC高壓轉換和充電器,最為特殊的是電池組)這些部件的散熱要求通通需要嚴格考慮。如同以前曾經總結過的那樣,在大熱天的情況下,汽車不僅要承受地麵高至40度以上的環境溫度,還要把乘客艙的熱量散出去,在底盤上的這些設備麵臨著係統性的熱管理的風險。
圖1
我有時候始終無法理解,目前的中國直流充電標準對電動車大巴電池組將會帶來多大的傷害,其次無法理解32A的特殊車載的充電器,按照中國的電壓,應該是6.6KW,竟然有廠家做出來不是液體冷卻的充電器來了;殘酷的事實是,為了符合大部分地區和較為苛刻的要求,韓國,日本和美國的供應商在2.2KW以上的充電器等級的時候,都采取液體冷卻。這固然和車的係統有關,國內的技術太超前了。
zhenggesanrexitongyouzhejiaoweixitongxingdekongzhiyaoqiu,tebieshiduidianchilaishuo,xuyaoxiangbaowenshebeiyiyang,yongyoubutongdesanrekongzhisuanfa,laibaozhengdianchizuzaiheshidewendufanweinei,baozhengdianchizuneidedantidewendujunyunxing。zaifenxideguochengzhong,wojiaodekenengxuyaotongguodejigebuzhoucainengjianlvedededaoyizushejijieguo:
1.通過整車的工況,估算電池組需要放電和充電的工況;
2.使用仿真來驗證以上的條件;
3.通過估算推導在放電和充電條件下電池組產熱情況;
4.考慮係統的選擇方案(液冷和風冷); 注:事實上,需要進一步細分,參閱《HEV電池產熱與散熱考慮》。
5.以正常值考慮單體電池需要的散熱條件;
6.在既定的散熱條件下(液冷為進口水壓和溫度,風冷為風扇的功率和進風口的空氣的溫度控製)設計相應的散熱片或者散熱間隙;
7.通過流體設計軟件來仿真結果。
這樣的步驟可能有些太簡單了,對係統的散熱設計這方麵,我屬於剛剛接觸的範疇。希望和大家一起交流,提高一下設計水平。
- 探討電池組的熱管理的方法
- 認識散熱片的內部流道的結構設計
- 分析並利用散熱控製算法
我個人的觀點來看,對電動車來說,關於電池組的熱管理最為靠譜的方法是類似於以下的方法。
從可靠性的角度,我將評估一下tesla的18650圓柱形電池的製造可靠性,和其內部連接的熔絲的可靠性。Tesla的電池組從本質上來看,不具備低成本的可能。這是因為本身18650dianchizaojiajiaodi,danshiweilebaozhengxiaodianchizhijiandechuanbingjilian,yaofuchuhenduodeanquanxingdekaolv。nameduorongsidelianjieduiyudaguimoshengchanlaishuokenengchongmanhendadenandu。Toyota在新能源車上具有很強的實力,但它的電動車計劃遭受嚴重的挫折以後,對大容量電池這塊的嚐試卻是很少的。本質上它的插入式 prius更偏向於混合動力車多一些。
總結一下這麼做的幾個特點:
1.電池包可以做到非常緊湊,中間幾乎沒有空隙。
2.抗震和抗衝擊性比較好,可以在電池CELL之間添加衝擊吸收緩衝材料。
3.把散熱的過程轉換為加熱過程,使得鋰電池在低溫下的運行保證了可能。
4.保證了電池CELL的散熱的均勻性。
5.成本相對較高,主要是在高壓泵和聚合物電池的價格上,兩者都有很大的降價空間。
6.安全性,聚合物電池本身的安全性易於管理。
在SAE的這篇論文中,作者提到了模塊冷卻的仿真方法 Integrated Simulation Process for the Thermal Management of LiIon Batteries in Automotive Applications

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在SAE的這篇論文中,較為詳細的介紹了聚合物電池的發熱評估Thermal Characterization & Management of PHEV Battery Packs(Compact Power, Inc)。


Delphi關於上半部分所述的方案(電動車鋰電池液體冷卻方法推薦(上))是有專利的,不知道是否意味著這樣的結構不能被使用了(如圖1所示):
由於液體冷卻隻是把熱量從電池組內部搬移出來,因此需要解決更多的問題,GM目前關於這塊最為完善的,有興趣可以參見VOLT的一些散熱方麵的圖。
武曄卿老師寫了兩篇導論性的文章:
《電子產品熱設計》
《電子設備熱設計(續)》
[page]
這裏想提的一點是,在將工業係統移植入汽車中的過程中的時候,整個電子類產品的熱設計(包括電機、電機控製器、DC/DC高壓轉換和充電器,最為特殊的是電池組)這些部件的散熱要求通通需要嚴格考慮。如同以前曾經總結過的那樣,在大熱天的情況下,汽車不僅要承受地麵高至40度以上的環境溫度,還要把乘客艙的熱量散出去,在底盤上的這些設備麵臨著係統性的熱管理的風險。

圖1
zhenggesanrexitongyouzhejiaoweixitongxingdekongzhiyaoqiu,tebieshiduidianchilaishuo,xuyaoxiangbaowenshebeiyiyang,yongyoubutongdesanrekongzhisuanfa,laibaozhengdianchizuzaiheshidewendufanweinei,baozhengdianchizuneidedantidewendujunyunxing。zaifenxideguochengzhong,wojiaodekenengxuyaotongguodejigebuzhoucainengjianlvedededaoyizushejijieguo:
1.通過整車的工況,估算電池組需要放電和充電的工況;
2.使用仿真來驗證以上的條件;
3.通過估算推導在放電和充電條件下電池組產熱情況;
4.考慮係統的選擇方案(液冷和風冷); 注:事實上,需要進一步細分,參閱《HEV電池產熱與散熱考慮》。
5.以正常值考慮單體電池需要的散熱條件;
6.在既定的散熱條件下(液冷為進口水壓和溫度,風冷為風扇的功率和進風口的空氣的溫度控製)設計相應的散熱片或者散熱間隙;
7.通過流體設計軟件來仿真結果。
這樣的步驟可能有些太簡單了,對係統的散熱設計這方麵,我屬於剛剛接觸的範疇。希望和大家一起交流,提高一下設計水平。
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