过热是加速电池老化的罪魁祸首之一。
电动汽车的电池冷却系统可以调节电池组的温度。
01
传统车辆与电动汽车
传统车辆以内燃机为基础,靠消耗燃油驱动行驶。因此进口石油在国家经济中占了很大比重。相比之下,以电力为能源的电动汽车不仅能支持经济发展,还能保障国家的能源安全。随着电动汽车的普及,了解电动汽车的功能,尤其是了解电池系统的工作原理十分重要。
电动汽车的行驶依赖可充电的电池。在为电动机提供电力的同时,电池会发热,需要通过热管理系统进行散热。电动汽车的电池冷却系统可以调节电池和其他电子系统的温度。那么,电动汽车的工作原理是什么?电池的冷却方式有哪些?
02
电动汽车的工作原理
电动汽车是未来的出行方式。与传统汽车相比,电动汽车的驾驶体验更好,具有出色的扭矩、功率、速度和加速性能。除此之外,电动汽车还有其他优势,如零油耗、环保、维护需求小、高效和可靠性强。
这些优势得益于其工作原理:电能转换驱动机械运动。这需要电池、充电器和电机的彼此配合:可充电电池为电动汽车提供电能,然后电机根据需要转化成驱动力。电池的电量用尽后,电动汽车就会寸步难行。为了确保电动汽车的可靠行驶,电池非常关键。那么,常见的电池类型有哪几种?
03
常见的电动汽车电池类型
电动汽车依赖各种类型的可充电电池。锂离子电池和锂聚合物电池是现代电动汽车中最常见的两种。相比于自身的重量,二者的能源密度很高。除此之外,镍氢电池也用于混合动力电动汽车,铅酸电池则用于电动汽车的辅助供电。
04
电池温度过热的不利影响
过热是加速电池老化的罪魁祸首之一。发热会让电池难以工作,时间一长,电池性能会不断下降。直流快充不利于电池寿命,因为快充电流会导致电池温度升高。
电池温度高会导致电池液蒸发,损坏电池的内部结构,造成不可逆的伤害。在最佳温度下,放电功率可用性、再生制动充电和电池健康都处于最佳状态。而随着温度升高,电池寿命、电动汽车驾驶性能和经济性都会降低。因此,电池冷却系统在电动汽车中的作用不容小觑。
05
电动汽车中的电池液冷系统
电池冷却系统可以调节电池组的温度,这是因为电动汽车使用含有乙二醇等液体冷却剂的冷却回路。其中,电动泵会让冷却液在电池内循环流动,散热器则将热量释放到周围环境中。
电动汽车的电池冷却系统可分为两种:被动液体冷却系统和主动液体冷却系统。
被动液体冷却系统
在被动液冷系统中,冷却功率取决于环境温度和电池温度之间的温差。在散热器后面连接风扇,可以提高冷却性能。
主动液体冷却系统
当环境温度高于电池温度或二者的温差太小时,主动式液冷系统就会发挥作用。主动液冷系统由两个回路组成。其主回路与被动液冷系统类似。二级回路则位于空调回路中,由两个热交换器组成,分别用作蒸发器和冷凝器。
要确保电力驱动的可靠性,电动汽车电池冷却系统的快速反应至关重要。为此,需要对电池的热管理系统进行准确、可靠的仿真分析,以便在设计早期识别问题,减少产品落地时的潜在风险。
06
热管理系统的仿真分析解决方案
随着电动汽车的行业发展进入快车道,新能源汽车的PCB用量可达传统汽车数倍,毫无疑问,其电子成本占整车比重上升。为了更高的性能和能效,产品的功率级必须能够管理较大的电流,同时满足严格的电能耗散和尺寸要求。
因此,设计人员面临着更加复杂的电池热管理挑战。但目前,许多热效应分析方式难以准确、可靠、综合地仿真其对电子的影响,例如电流过于集中等问题常被忽视,此时电热协同仿真分析是最佳解决方案。
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