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    電池熱管理系統的設計是提升鋰電池壽命的關鍵所在

    來源:存能電氣  日期:2019-12-13 13:50  瀏覽量:

      電池熱管理系統的設計是提升鋰電池壽命的關鍵所在。對鋰電池系統進行熱管理是保證電池使用安全、延長電池使用壽命和提升電池系統性能不可或缺的環節。隨著近年來新能源車輛跨越式的發展,鋰電池單體的容量與尺寸逐漸增大、高功率運行工況逐漸增多,給鋰電池熱管理系統的設計與優化帶來了嚴峻的挑戰。

      電池熱管理系統的設計是提升鋰電池壽命的關鍵所在

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      電池熱管理系統對于大多數高電力應用和高溫電池來說是必要的,熱管理系統的目標是均衡電池之間的溫度、冷卻電池和在某些情況下加熱電池。在UPS系統中,均衡電池之間的溫度是熱管理系統中最重要的功能。

      在一個含有整流器、逆變器的封閉的單元中,電池中的溫度梯度高是可能的。高溫和不同溫度在降低電池壽命中的差異。因此按鈕系統的設計對電池壽命有一定的影響。如果高強度電流的應用和封閉的熱管理系統可以用來延長電池使用壽命。

      對于熱管在鋰電池熱管理系統中的應用,主要作用是將熱量快速的從高溫體系中轉移出來,但要有相應的散熱措施配合使用,給熱管提供良好的冷凝條件,才能夠正常發揮熱管的作用。因此熱管可以作為風冷、水冷等傳統熱管理系統的輔助增效措施。

      電池熱管理系統的必要性

      溫度對電池的壽命有很大的影響。同樣的電芯,在環境溫度23℃,6238天后電池的剩余容量為80%,但是電池在55℃的環境下,272天后電池的剩余容量已經達到80%。溫度升高32℃,電芯的壽命下降了95%以上,因此溫度對壽命的影響極大,溫度越高壽命衰退越嚴重。

      1、電池熱量的產生:由于電池阻抗的存在,在電池充放電過程中,電流通過電池導致電池內部產生熱量,另外,由于電池內部的電化學反應也會造成一定的生熱量。

      2、溫度升高對電池壽命的影響:溫度的升高對電池的日歷壽命和循環壽命都有影響。

      3、過低或過高溫度均會影響鋰電池性能和使用壽命,因而必須擁有熱管理系統。根據傳熱介質的不同,電池熱管理系統可分為風冷、直冷與液冷,液冷相對直冷成本更低,冷卻效果也優于風冷,具備主流應用趨勢。

      電池為電機供電、電機驅動負載,電池產生的熱量通過液冷循環與空調系統之間的換熱器實現冷卻液與制冷劑之間的熱量交換,然后通過空調系統傳到發動機艙,最后熱量被空氣帶走。

      電池熱管理的主要功能包括:電池溫度的準確測量和監控;電池組溫度過高時的有效散熱;低溫條件下的快速加熱;保證電池組溫度場的均勻分布;電池散熱系統與其他散熱單元的匹配。

      電池的溫度直接影響了電池的安全性,因此電池的熱管理系統設計研究是電池系統設計中最關鍵的工作之一。必須嚴格按照電池的熱管理設計流程、電池的熱管理系統及零部件類型、熱管理系統的零部件選型及熱管理系統的性能評估等多個方面來進行電池系統熱管理的設計和驗證,才能保證電池的性能和安全性。

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