江淮汽车动力电池热管理技术

汽车ECU开发 2024-08-11 16:21

动力电池是新能源汽车核心部件之一, 其最佳的工作温度在15~40℃之间, 而在充电、 放电的过程中, 电池会放出大量的热,另外车辆在低温环境静置后, 动力电池温度降至较低的温度, 此时如果不能及时使电池包温度达到合理区间, 会导致电池衰减, 甚至影响电池的使用寿命以及电池安全。因此, 需要为动力电池匹配热管理系统,使其在合适的温度区间内工作。好的热管理系统不仅能够有效提升车辆的续驶里程, 还可以延缓电池衰减, 避免出现安全问题。

电池冷却主要有风冷、 液冷和直冷三种,风冷技术是利用自然风或车辆制冷系统产生的冷风, 通过热对流或热传导的方式带走热量。实现电池冷却的目的。风冷技术具有系统简单、 成本低、易维护的特点。

液冷技术以液体作为传热介质, 液体在流经动力电池内部的管道时将热量带走。液冷使用的液体多为冷却液, 在车辆冷却系统中循环流动。冷却液带走的热量通过散热器散失到空气中。有些车辆在冷却系统中设置一个名为Chiller的换热器, 将车辆冷却系统和制冷系统耦合, 增加系统冷却效果。液冷技术与风冷技术相比, 具有冷却能力强、 均匀性好、 速率快等特点。

直冷技术则是利用制冷系统中的冷媒直接将动力电池的热量带走, 在动力电池内部再安装一套膨胀阀和蒸发器, 冷媒在蒸发器内蒸发吸热。由于直冷技术没有液冷技术中的换热器, 因此直冷的效率更高。但动力电池在冷却时, 需要将制冷系统中的冷媒分走一部分, 这将影响乘员舱制冷效果, 导致舒适性降低。

电池加热技术主要是使用加热膜和PTC。加热膜紧贴在电池模组表面, 在通电时产生热量提高电池温度。电池加热方式和冷却方式类似, 也有空气加热、 水加热和冷媒直热。

江淮某款车型的热管理系统图如下所示。该热管理理系统即为利用热泵空调实现电池的直冷直热、 电驱系统的冷却以及乘员舱的制冷和采暖的有机统一。电驱回路中, 设置了单独水冷回路, 通过板式换热器与热泵系统相连进行热量传递, 可实现余热回收以及堵转加热功能;寒冷的冬季, 为解决热泵空调采暖效果差的问题, 匹配了PTC, 以增加乘员舱采暖效果。该热管理系统可实现多种模式下的冷却和加热需求。

1.动力电池冷却。当动力电池温度较高需要冷却时, 系统中的空调制冷电磁阀、 空气换热电磁阀、 电池电子膨胀阀和电池冷却电磁阀开启 (电池加热电磁阀关闭), 冷媒流经电池电子膨胀阀时, 经节流膨胀, 在电池包板式换热器内蒸发吸热, 将热量带走, 实现电池冷却的目的。若此时乘员舱也有制冷需求, 只需将制冷电子膨胀阀开启 (空调采暖电磁阀关闭), 部分冷媒在车内蒸发器蒸发吸热, 实现乘员舱制冷。

2. 动力电池加热。当电池温度较低需要加热时,系统中的电池加热电磁阀、 电池电子膨胀阀、 水源换热电磁阀、 空调采暖电磁阀开启 (采暖电子膨胀阀、 空调制冷电磁阀、 空气换热电磁阀、 制冷电子膨胀阀关闭), 经过压缩机压缩的高温冷媒流经电池包板式换热器, 对低温的电池进行加热。加热后冷媒温度降低, 流经板式换热器,吸收电驱回路的热量, 实现余热回收。若此时乘员舱也有加热需求, 只需将采暖电子膨胀阀开启, 部分高温冷媒流经车内冷凝器, 向乘员舱放热, 之后与电池加热冷媒在板式换热器前汇合, 继续参与循环。若环境温度很低, 系统开启PTC辅助乘员舱采暖。


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