电动汽车热泵和电池热管理系统部件解决方案-PPT
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新能源整车热管理(三):电池系统热管理动⼒电池作为新能源汽车的主要动⼒源,其对新能源汽车的重要性不⾔⽽喻。
在实际的车辆使⽤过程中,电池会的⾯临的使⽤⼯况复杂多变。
为了提⾼续航⾥程,车辆需要在⼀定的空间内布置尽可能多的电芯,因此车辆上电池包的空间⾮常有限。
电池在车辆运⾏过程中产⽣⼤量的热量且随着时间的累积在相对狭⼩的空间内内积聚。
由于电池包内电芯的密集堆放,也在⼀定程度上造成中间区域散热相对更困难,加剧了电芯间的温度不⼀致,其结果会降低电池的充放电效率,影响电池的功率;严重时还会导致热失控,影响系统的安全性和寿命。
动⼒电池的温度对其性能、寿命、安全性影响很⼤。
在低温下,锂离⼦电池会出现内阻增⼤、容量变⼩的现象,极端情况更会导致电解液冻结、电池⽆法放电等情况,电池系统低温性能受到很⼤影响,造成电动汽车动⼒输出性能衰减和续驶⾥程减少。
在低温⼯况下对新能源车辆进⾏充电时,⼀般BMS先将电池加热到适宜的温度再进⾏充电的操作。
如果处理不当,会导致瞬间的电压过充,造成内部短路,进⼀步有可能会发⽣冒烟、起⽕甚⾄爆炸的情况。
电动汽车电池系统低温充电安全问题在很⼤程度上制约了电动汽车在寒冷地区的推⼴。
电池热管理是BMS中的重要功能之⼀,主要是为了让电池组能够始终保持在⼀个合适的温度范围内进⾏⼯作,从⽽来维持电池组最佳的⼯作状态。
电池的热管理主要包括冷却、加热以及温度均衡等功能。
冷却和加热功能,主要是针对外部环境温度对电池可能造成的影响来进⾏相应的调整。
温度均衡则是⽤来减⼩电池组内部的温度差异,防⽌某⼀部分电池过热造成的快速衰减。
如表1所⽰,通常我们期望电池在20~35℃的温度范围内⼯作,这样能实现车辆最佳的功率输出和输⼊、最⼤的可⽤能量,以及最长的循环寿命。
表1 动⼒电池温度特性⼀般来说,动⼒电池的冷却模式主要分为风冷、液冷和直冷三⼤类。
风冷模式是利⽤⾃然风或者乘客舱内的制冷风流经电池的表⾯达到换热冷却的效果。
液冷⼀般使⽤独⽴的冷却液管路⽤来加热或冷却动⼒电池,⽬前此种⽅式是冷却的主流,如特斯拉和volt均采⽤此种冷却⽅式。
新能源车热管理:电子水泵和电子油泵电子水泵全面替代机械水泵1三种冷却方式冷却方式依据其介质不同,可分为风冷、水冷、油冷。
新能源汽车目前主要采用水冷和油冷。
水冷是最广泛的冷却方式。
水冷系统一般由水冷机壳、水泵、散热器、管道等部件组成,其工作原理是,在水泵的推动下,水流通过冷却物体表面,在吸收了热量后,再回到散热器将热量散发到大气中。
水冷系统散热效率较高,技术难度较低,已实现大规模产业化。
新能源车电机功率密度要求提高,油冷技术将成为趋势。
①水冷属于间接冷却:随着电机功率密度提升,水冷不足以达到良好的散热效果,需要提供直接冷却热源来提升冷却效率,而油本身不导电不导磁,对电机磁路无影响,可作为电机直接冷却热源。
②油作为冷却介质的优势:油的沸点高、凝点低、高温不易沸腾、低温不易凝结,适用范围更广阔,且不易相变;③有利于电机与变速箱的集成,提高轴承的润滑冷却效果、环境温度较低时加热变速箱油提高润滑搅拌效率。
2机械水泵的工作原理及构成汽车动力系统的水冷系统为强制循环水冷系统。
发动机水冷系统利用水泵提高冷却液的压力,强制冷却液在发动机中循环流动。
随发动机负荷和水温的大小,节温器改变冷却液的流量和循环路线,从而保证发动机在适宜的温度下工作减少燃料消耗和机件的磨损。
主要组成部分为:①散热器:散热器即水箱,分为纵流式和横流式两种。
大多数新型轿车均采用横流式散热器,这可以使发动机罩的外廓较低,有利于改善车身前端的空气动力性。
②膨胀水箱:水箱的上部用一个较细的软管与水箱的加水管相连,底部通过水管与水泵的进水侧相连接,通常位置略高于散热器把冷却系变成永久性封闭系统,避免空气进入,使冷却系中水、汽分离,保持系统内压力稳定,提高了水泵的泵水量。
③水泵:对冷却液加压,保证其在冷却系统中循环流动。
④风扇:当风扇旋转时吸进空气使其通过散热器,以增强散热器的散热能力,加快冷却液的冷却速度。
⑤节温器:随发动机负荷和水温的大小而自动改变冷却液的流量和循环路线,保证发动机在适宜的温度下工作,减少燃料消耗和机件的磨损。
摘要:随着环境和能源问题的加剧,纯电动汽车作为无污染、安全可靠的交通工具渐渐进入汽车市场。
由于燃油汽车的空调系统不适配,且面临传统制冷剂淘汰的风险,因此文章综合考虑功能、性能、可靠性等因素设计了1套co$热泵模块与热管理系统,该系统特点在于通过载冷剂回路来实现冷热量传递,并增加余热回收功能以降低热泵模块耗电量。
关键词:纯电动汽车;CO2热泵模块;热管理系统;余热回收Design of CO2Heat Pump Module and Thermal Management System forPure Electric VehicleAbstract:With the aggravation of environmental and energy problems,pure electric vehicle as a pollution-free,safe and reliable means of transportation,gradually enter the automobile market.Because fuel automobile air conditioning system doesn?t fit,and eliminated traditional refrigerants risks,the article considers factors such as functionality,performance,reliability design a set of C0@heat pump module and thermal management system,the system is characterized by the refrigerant circuit to realize the cold heat transfer and increase the function of recovery of waste heat in order to reduce heat pump module power consumption.Key words:Pure electric vehicle;CO2heat pump module;Heat management system;Waste heat recovery近年来,纯电动汽车由于安全、环保等特点已经超越传统汽车成为汽车行业未来发展的主流趋势。
热泵电池热管理嘿,朋友!咱今天来聊聊热泵和电池热管理这俩听起来有点高大上,但其实和咱生活息息相关的事儿。
你想想,这热泵就像个神奇的魔术师,能把低温的能量变成高温的,给咱带来舒适的温暖。
就好比你在寒冷的冬天,缩在被窝里不想出来,突然有人给你递来一个热乎乎的暖手宝,那种从心底升起的温暖和喜悦,是不是特美妙?热泵就能干这样的好事儿!再说这电池热管理,那可是电池的贴心小卫士。
你知道现在的电动汽车、手机啥的,都得靠电池来撑着。
这电池要是发起脾气来,热得不行或者冷得要命,那可就糟糕啦!就像人发烧或者冻感冒一样,工作效率大打折扣,甚至直接“罢工”。
电池热管理就是要保证电池在一个舒适的温度环境里,舒舒服服地干活儿。
这就好比给运动员安排了一个恒温的训练室,不管外面是酷暑还是严寒,里面都能让运动员保持最佳状态,发挥出最好的水平。
要是电池热管理没做好,那后果可不堪设想!就像你参加一场重要考试,结果脑子突然乱成一团浆糊,啥都想不起来,那得多着急啊!电池过热,可能会缩短寿命,甚至出现安全隐患;电池过冷呢,续航能力就大大下降,说不定你开着车在路上就突然没电了。
那怎么才能做好电池热管理呢?这可得讲究不少方法。
比如说,得有高效的散热系统,就像给热得满头大汗的人吹吹凉风,让热量赶紧跑掉。
还有加热装置,在寒冷的时候给电池加加热,让它别冻僵了。
而且,这监测系统也不能少啊!得时刻盯着电池的温度变化,一有不对劲,马上采取措施。
这就像家里有个细心的老妈,时刻关注着你的一举一动,稍有不对就赶紧唠叨几句,让你改正。
热泵在这当中也能发挥大作用呢!它能把周围的热量收集起来,给电池加热或者帮助散热,节能又高效。
总之啊,热泵和电池热管理可都是非常重要的,关系到我们生活的方方面面。
要是能把它们都弄明白了,用好了,那咱们的生活就能更加舒适、便捷和安全啦!你说是不是这个理儿?。
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电动汽车热泵和电池热管理系统部件解决方案
三花汽车零部件有限公司
张荣荣博士2017年6月30日
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主要内容
•电动汽车的热管理的要求•电动汽车热泵系统的特点
•三花在电动汽车热泵系统领域的部件解决方案•
三花在电动汽车电池热管理部件解决方案
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电动汽车的热管理的要求
通过最少的能源消耗实现车内发热设备的正常运行和车内人员的舒适
电池冷却
电子设备冷却车厢温度和湿度调节驱动电机冷却
发动机冷却
传动系统冷却
进排气系统冷却与热回收
热管理系统的目的:
热泵是实现电动汽车热管理优化的最佳手段
如果管理这个复杂的热系统?
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电动汽车热泵系统的特点
复杂多样
电动汽车热泵系统
家用热泵空调:
•制冷、制热、除霜•工况简单
车用热泵空调:
•制冷、制热、除雾、除霜、除冰
•设备热管理(余热回收)•工况复杂
传统车用空调:
•结构型式基本固定•零部件型式统一
新型车用热泵:
•结构型式不统一,无固定模式
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电动汽车热泵系统的特点
家用空调热泵
汽车空调热泵
传统家用空调热泵内外换热器功能切换的模式不能满足汽车复杂的热管理的要求!
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电动汽车热泵系统的特点
实现基本热泵功能的Nissan Leaf热泵系统简图
典型车用热泵系统结构
•蒸发器+室内冷凝器,室外换热器(冷凝器、蒸发器)
车用热泵基本部件要求
•三通(多通)冷媒切换阀和截止阀•宽温度工作范围和带截止功能的膨胀阀•可逆流动的室外换热器•
气液分离器
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三花电动汽车空调热泵系统部件解决方案
为客户定制化开发的热泵系统部件
Interior
Condenser
Evaporator 热泵室外
换热器
单向阀多通路阀
电磁截止阀
气液分离器
电子膨胀阀
球阀
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三花在电动汽车热泵系统领域的部件解决方案
车用电子膨胀阀
•精确的流量控制功能•具备总线通讯能力•具有故障反馈功能•极低的功率消耗•具备关闭功能•高耐久性
三花电子膨胀阀于2014年开始批量生产。
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电动汽车电池热管理的要求
9
空气冷却
液体冷却
制冷剂冷却
电池热管理为电池的关键技术
高效利用热失控控制快速充电延长寿命
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三花电动汽车电池热管理系统部件解决方案
E
V
A
P
COND
COMP
RAD
电池及电子设备冷却部件
带截止功能的TXV
(TXV+SOV)
电池及电子
设备冷却板
电池冷却器总成
(chiller+EXV)
电子水阀
电子水泵
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液冷式电池热管理
Evap
Cond
M Chiller
Controller
P/T Cond M Chiller Controller P/T P/T Evap M EXV
EXV EXV ETXV
EXV+ETXV
EXV+EXV EXV+Chiller 的优势分析
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12液冷式电池热管理
EXV + eTXV EXV+EXV
8K
EXV+Chiller 有助于提高电池和蒸发器出风温度的稳定性
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液冷式电池热管理
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版权所有直冷式电池热管理150510152025303540455011121314151617181B a t t e r y a v e r a g e t [c ]
test time[min]Battery average temperature of cooling@45c 电池平均温度@水冷换热器电池平均温度@微通道换热器ambient T & battery T:45c;comp speed:2500rpm
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