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,設計指標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)定性是整車的關鍵技術中的一環(huán),而保證電池組穩(wěn)定發(fā)揮的關鍵技術在于其溫控技術。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,出色的水冷板技術及相關的管路連接技術保證其處于合適的溫度下運行。
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)結構樹狀圖)
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難點,由于汽車在電池充電時處于關閉狀態(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)為結構加強位置(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 水冷板散熱仿真結果示意圖:
(1)水冷板中截面速度擴散程度示意:
(2)水冷板中截面壓力擴散程度示意:
(3)水冷板中截面溫度擴散程度示意:
(4)水冷板溫度擴散程度仿真示意圖:
動力電池包 #2 水冷板散熱仿真結果示意圖:
(1)水冷板中截面速度擴散程度示意:
(2)水冷板中截面壓力擴散程度示意:
(3)水冷板中截面壓力擴散程度示意:
(4)水冷板溫度擴散程度仿真示意圖:
動力電池包 #3 水冷板散熱方案仿真結果示意圖:
(1)水冷板中截面速度擴散程度示意:
(2)水冷板中截面壓力擴散程度示意:
(3)水冷板中截面溫度擴散程度示意:
(4)水冷板溫度擴散程度仿真示意圖:
動力電池包 #4 水冷板散熱仿真結果示意圖(溫度擴散程度):
動力電池包 #4 水冷板散熱仿真結果示意圖(溫度擴散程度):
動力電池包水冷板散熱解決方案仿真數(shù)據(jù)總結:
(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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