芝能汽車目前和汽車館主聯合一起在做行業月度報告,我們摘選一部分信息供大家參考。
01
電池冷媒直冷技術
冷媒直冷技術的原理是通過壓縮機將制冷劑氣體壓縮成高溫高壓的氣體,然后進入前端冷凝器后,將制冷劑氣體被冷凝成高溫中壓的液體,高溫中壓的液體通過膨脹閥碰撞,將低溫低壓的兩相流進入蒸發器,蒸發器通過車艙空調蒸發器或是電池包內的冷板,制冷劑吸收熱然后不斷蒸發,最后變成氣體通過膨脹閥回到壓縮機完成整個循環。
02
電池系統使用冷媒直冷技術
在電池里面使用直冷系統的,有BMW、Benz等企業,隨著和液冷系統的不斷比較,目前除了在插電混動系統內使用以外都是使用液冷系統。
在全球來看,電池直冷系統做的有規模較大的只有比亞迪。比亞迪海豚車型集中了比亞迪一直探索應用的兩個技術,一個是熱泵,一個是直冷,通過這兩個技術組成 熱管理集成系統。
將電機電控處產生的余熱再被利用起來,用于低溫時對電池的加熱。熱泵有助于進一步提高整車電能的利用率,節省電量;直冷進一步提高對電池的冷卻效果,在同等條件下,直冷技術的效果遠遠比液冷技術更高,尤其是均溫性上。
03
如何看待行業的技術趨勢
冷媒直冷技術最大的技術難點是電池蒸發器的均溫設計非常困難,需要滿足電池的均溫要求,對于汽車企業來說,由于質保時間越來越長,所以一般要求是電池系統內電芯之間溫差不超過5℃(冷卻工況+加熱工況)。
加熱怎么辦?一般需要額外的直接式加熱裝置用于低溫加熱,直接式加熱目前為了保證安全,加了很多冗余的安全設計,反而畫蛇添足。
現在這個階段冷媒直冷往往是配合電池自家熱算法一起推廣的,目前來看還沒有成為行業主流的設計方案。
04
BMW的冷媒直冷
BMW的工程師,是在第一代BMW I3上嘗試探索了冷媒直冷技術,但是在后續的產品中,都限制在插電式混合動力中使用,BMW大部份的插電混動車型都使用了冷媒直冷技術。
寶馬目前使用的PHEV 中使用的冷媒直冷的電池熱管理系統,采用水冷冷凝器,通過冷媒管路將冷凝后的冷媒分為兩路供應。一路通過管路進入乘員艙蒸發器,另一路則經過一段較長的管路到達電池包,并通過電池冷媒直冷板來進行冷卻。過熱后的冷媒與乘員艙蒸發器的過熱冷媒會合并,然后進入壓縮機。
設計中冷媒管路采用鋁管,并通過法蘭連接。法蘭設計中有導向柱,并且采用了環形的徑向密封。控制電池包的冷媒直冷板采用了熱力膨脹閥來控制熱管理。
05
比亞迪的冷媒直冷 PHEV
BYD DMI混動車型首先采用了冷媒直冷的熱管理技術,通過通用的冷媒直冷電池組平臺,應用于多個平臺和車型,如秦、宋、唐等。
BYD DMI電池冷媒直冷技術的工作性能要求是,在電池起始溫度38℃、SOC 100%的情況下,冷媒蒸發溫度控制在10℃左右,以確保電池最高溫度不超過40℃,溫差在5K以內。測試包括換熱功率、壓縮機功耗、電池出口冷媒干度、質量流量和膨脹閥開度等參數。
冷媒直冷板的換熱功率約為2kW左右。DMI電池包的結構包括冷媒直冷板和沖壓板。冷板結構簡單高效,采用一進兩出的流路設計,內部分流為兩路。
DMI電池包的具體結構取決于不同車型和電池容量。電池包中的冷板布置在電芯上層,與刀片電芯通過導熱結構和粘接連接。加熱方面,一開始采用了加熱膜,隨著自加熱技術成熟,取消了加熱膜的應用。
比亞迪是首家大批量應用冷媒直冷技術的車企,在降低成本、減少部件、降低整車重量和提高冷卻、加熱效率方面具有優勢。
06
冷媒直冷技術的長遠發展
冷媒直冷技術,需要把電池的測試要求和整車設計結合起來,通過圍繞CTC技術的開發,部分企業可能在長刀或者短刀片電池上使用此種技術。
但是我們發現隨著大功率快充技術的導入,快充階段的均溫是一個巨大的挑戰。
冷媒直冷是一種從整車來看的低成本方案,具備散熱效果好,價格較低的特點。
對于高端的車型,特別是具備3C/4C要求的純電動汽車,這種設計并不滿足要求。
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原文標題:「芝能報告」電池冷媒直冷技術的發展趨勢
文章出處:【微信號:QCDZSJ,微信公眾號:汽車電子設計】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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