电池散热风冷、液冷、冷媒直冷哪个好?

作者:兰洋科技    浏览量:5368    时间:2023年02月02日    标签: 液冷电动车 电池散热 风冷散热 水冷散热

对于新能源汽车来说,热管理系统起到至关重要的作用。毕竟有点“娇气”的电池,难免会因为温度过高或过低而对车主“大发脾气”。就目前市面上大部分新能源汽车的热管理系统而言,主要分为风冷液冷和冷媒直冷三派。那么到底哪一种更好,成本和后期维修保养方面有何差异?下面我们从技术角度来详细解读。

电动车电池散热风冷、液冷、冷媒直冷哪个好?

电池为何需要冷却系统

虽然电动车大部分取消了庞大的进气格栅,无需燃油车那般巨大的发动机进气口的散热水箱,但电动车依旧需要一定程度的冷却,这是因为电池放电会产生热量;电池放电越快,它产生的热量就越多。

电动车电池散热风冷、液冷、冷媒直冷哪个好?

电池的工作原理是电压差,在高温下,内部的电子会被激发,从而减小电池两侧的电压差。由于电池只能在特定温度范围内工作。冷却系统需要能够将电池组保持在大约20-40摄氏度的温度范围内,同时将电池组内部的温差保持在最低(不超过5摄氏度)。

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如果内部温差较大,会导致每个电芯的充放电速率不同,从而降低电池组性能。如果电池过热或电池组温度分布不均匀,可能会出现潜在的热稳定性问题,例如容量衰减、热失控和火灾爆炸。面对危及生命的安全问题,电动汽车行业不断创新以改进电池冷却系统。

风冷--更原始的电池冷却方式

风冷结构简单、成本低廉,宏光MINI EV等主流微型电动车,以及早期热销的电动车(比如日产聆风,都采用了这种电池散热方式。风冷的原理是利用自然风或电吹风配合蒸发器对电池进行降温。寒冷天气对电池预加热,电池模组中间加了电加热膜,加热和冷却都比较简单,

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以空气为介质的风冷技术的缺点也相当明显。其散热效果显然不能满足当前新能源汽车工作的散热要求。而且风冷受外界空气温度的影响很大,特别是在过热或过冷的天气条件下,传热效率急剧下降。


液冷-优缺点鲜明的复杂冷却方式

相比之下,液冷技术对于电池的热管理更为从容。目前,部分车企配备了液冷电池系统,冷却液通过电池内部管路,带走电池工作时产生的热量,这与水箱水冷燃油车一样,但在低温条件下,系统还会对电池组进行加热。

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与空气相比,以冷却剂为介质的系统具有数十倍的比热容和更高的传热系数,带来更好的冷却效果。温度和温差明显降低后,电池组在工作效率、稳定性和耐用性上得到显着提升。当然,液体冷却系统的成本也会更高。

液冷电池缺点就是结构比较复杂,增加了电池组的重量,让电动车的重量普遍超过2吨,就像时刻满载的汽车,影响性能,另一方面增加了电池组的体积,侵占车舱空间,相当于降低能量密度。

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以特斯拉为代表的BMS冷却管理:每个电池单元都对着冷却液管,管道像蛇一样缠绕在电池周围以提供更多的热量传递区域,高温低温均可以控制,如今大多数高端国产新能源车就是采用这种设计。

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以雪佛兰Bolt为代表的散热片液冷:散热片增加表面积以增加传热速率。热量通过传导从电池组传递到鳍片,通过液体和空气带走热量,散热片非常薄,厚度仅为 1 毫米。而当电池太冷时,加热线圈会加热整个系统。

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冷媒直冷--快速冷却的居中方案

冷媒直冷方式是充分利用整车空调系统中的制冷剂,将其引入电池内部蒸发器中以达到冷却目的。冷媒直冷系统主要由以下部分组成:电动压缩机,双蒸发器,冷凝器,双膨胀阀,管道,储液干燥器。

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这种冷媒板设计更简单,但优势是可拆卸性,冷却系统可以轻松更换甚至维修。比特斯拉的整体缠绕式更容易拆卸,后期维修成本低。比如比亚迪DM-i,宝马i3,Jeep插混车等均采用这种设计。缺点是无法直接加热,需要一套新的加热系统。

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总结:风冷是成本最低的设计,缺点较大,液冷考虑到冷却管的布置和热控制系统,成本最高,两者差距在1000-数万之间,像保时捷Misson R赛用液冷系统成本高达数万,而冷媒直冷介于两者之间,后期维修更换成本低,是一种居中方案。你的电动车采用哪种冷却方式?欢迎讨论。

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