電動車電池包水冷板溫度管理系統(tǒng)及奇瑞A16EV水冷板散熱解決方案圖解
傳統(tǒng)的風(fēng)冷已經(jīng)無法滿足現(xiàn)今新能源汽車的散熱的需求,特別是動力電池包的散熱,因其他具有密封性的特點(diǎn),設(shè)計指標(biāo)要求電動汽車能在整年365天各種天氣條件下都能夠有穩(wěn)定地運(yùn)行,汽車電池組直接影響汽車的加速度和續(xù)航距離,所以它的穩(wěn)定性是整車的關(guān)鍵技術(shù)中的一環(huán),而保證電池組穩(wěn)定發(fā)揮的關(guān)鍵技術(shù)在于其溫控技術(shù)。而如今動力汽車的電池散熱一般會采用水冷散熱系統(tǒng)散熱,出色的水冷板技術(shù)及相關(guān)的管路連接技術(shù)保證其處于合適的溫度下運(yùn)行。
完整整體熱管理系統(tǒng)
優(yōu)秀的動力電池包的溫度管理系統(tǒng)保證了每一個單電池的溫度都是全年恒定的,即使是在極端炎熱天氣下大量使用電池,也能夠保證及時的散熱,防止電池的壽命減弱或者膨脹爆炸,而在極端寒冷的天氣下大量使用電池,保證電池的內(nèi)部足夠溫暖,不會影響性能與壽命。電池的散熱是用液體的冷卻劑流經(jīng)電池組的底部的水冷板,再由導(dǎo)熱性極佳的冷卻板與單電池直接接觸,從而使電池快速降溫。
動力電池的加熱保暖則是由加熱器完成,加熱器的電力來自于電池本身,會使得電動汽車在天氣寒冷的時節(jié)下續(xù)航距離會稍微縮短,散熱系統(tǒng)與加熱系統(tǒng)組成了電動汽車的整體的熱管理系統(tǒng)。
(動力電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)樹狀圖)
電池充電熱管理系統(tǒng)的重要性
新能源汽車如何在極端環(huán)境下充電也是動力汽車的一個技術(shù)難點(diǎn),由于汽車在電池充電時處于關(guān)閉狀態(tài),但是溫度管理系統(tǒng)卻需要在得知充電的時候自動啟動,并啟動加熱系統(tǒng)進(jìn)行加熱,保持電池組的內(nèi)部溫度,換句話說就是在整輛車都處于睡眠狀態(tài)的時候,電池組仍然是醒著的,處于隨時待命的狀態(tài)。在充電初期,加熱系統(tǒng)能否自動啟動加熱保證電池的溫度,非常關(guān)鍵,這對于動力電池包殼體的密封性要求很變得高,良好的密封性能保證溫度的儲存。
水冷板散熱解決方案
以奇瑞A16EV為例,其電池模組水冷板散熱方案是以其中5塊水冷板展開放置為例展示,總功率1400W。
(1)cold plate A: 476* 134.4,souce size:179.2*134.4;
(2)淺紅色為發(fā)熱區(qū)域,136.5W/each,total 273W;
(3)圖示為水流分布圖,下蓋板3.0mm 厚,上蓋板4.0mm 厚,中間fin 3.0mm,fin厚度1.0, 間距3.0mm, fin length 164mm, totoal 22fins;
(4)中間圓柱(D10)為結(jié)構(gòu)加強(qiáng)位置(螺絲固定后密封)。
(1)cold plate B: 476* 57.4 souce size:177*44.3;
(2)淺紅色為發(fā)熱區(qū)域,44.5W/each,total 89W;
(3)圖示為水流分布圖,下蓋板3.0mm 厚,上蓋板4.0mm 厚,中間fin 3.0mm,fin厚度1.0, 間距3.0mm, fin length 165mm, totoal 9fins。
(1)cold plate C:670*240 souce size:663*180;
(2)淺紅色為發(fā)熱區(qū)域,total 676W;
(3)圖示為水流分布圖,下蓋板3.0mm 厚,上蓋板4.0mm 厚,中間fin 3.0mm,fin厚度1.0,間距4.0mm, fin length 610mm, 7*4=28fins。
動力電池包 #1 水冷板散熱仿真結(jié)果示意圖:
(1)水冷板中截面速度擴(kuò)散程度示意:
(2)水冷板中截面壓力擴(kuò)散程度示意:
(3)水冷板中截面溫度擴(kuò)散程度示意:
(4)水冷板溫度擴(kuò)散程度仿真示意圖:
動力電池包 #2 水冷板散熱仿真結(jié)果示意圖:
(1)水冷板中截面速度擴(kuò)散程度示意:
(2)水冷板中截面壓力擴(kuò)散程度示意:
(3)水冷板中截面壓力擴(kuò)散程度示意:
(4)水冷板溫度擴(kuò)散程度仿真示意圖:
動力電池包 #3 水冷板散熱方案仿真結(jié)果示意圖:
(1)水冷板中截面速度擴(kuò)散程度示意:
(2)水冷板中截面壓力擴(kuò)散程度示意:
(3)水冷板中截面溫度擴(kuò)散程度示意:
(4)水冷板溫度擴(kuò)散程度仿真示意圖:
動力電池包 #4 水冷板散熱仿真結(jié)果示意圖(溫度擴(kuò)散程度):
動力電池包 #4 水冷板散熱仿真結(jié)果示意圖(溫度擴(kuò)散程度):
動力電池包水冷板散熱解決方案仿真數(shù)據(jù)總結(jié):
(1)冷卻介質(zhì):50%乙二醇50%水,流量10L/min,25?C;
(2)出口水溫在27.3度,水冷溫差2.3?C;
(3)散熱片最高溫度29.3?C;
(4)#1 壓差 19200Pa,#2 壓差19700Pa,#3 壓差4300Pa;
(5)模組整體壓差為:19200*2+19700*2+4300=82100Pa。
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