电池的温控管理系统必须要在极寒和高温的情况下,对电池进行保护,这样才能保证电池包的安全稳定。
锂离子电池的工作温度范围是充电0~45℃;放电-20~65℃。极寒时加热,高温时降温,到底是如何做的呢?
极寒状态下,用哪种方式给电池加热呢?1、加热膜的方式,这种方式比较常见。加热膜其实就是电阻丝,电池组组装时,会将加热膜贴在锂电池组的表面,电池管理系统BMS识别电池包当前温度,当温度极低时(比如-20℃以下放电,或者0℃以下充电),通过给加热膜供电,加热膜中的电阻丝发热,热量传导到整个电池包,管理系统BMS识别温度到5℃~10℃左右时,停止加热。这样就达到了给电池包加热的效果。
2、空调加热。空调可以加热也可以降温,会将电池组的温度保持在一定的范围之内,不至于太高也不至于太低。
电池组高温时,用什么方式降温呢?1、加入电风扇,加强空气流通,将电池包中的热量散出去。像一些带逆变器的储能电池组就会有这样的方式。便携式储能电源,UPS电源等等。
2、加入空调,由电池组自己供电给空调,空调让电池降温。同时空调保持电池包内的温度。像集装箱储能电池,一般都会在集装箱内加入空调,以保持箱内电池包的温度不至于太高。
3、加入水冷系统,通过水冷系统,管道布满电池包各个位置,冷热水交替运行,这样就能达到给高温的电池包模块降温的效果。像一些高端的动力汽车产品,特斯拉,就有这样的热管理系统。
新能源汽车电池温控系统主要有两套方案,一套是是以空气为介质的温控方案,一套是以液体为介质的温控方案。
空气为介质的温控方案比较简单,利用冷风散热,热风为电池加温。
上图是普锐斯电池组风冷温控系统,行走时可以利用
外接自然风或者风机吹风为电池散热。这种电池容量比较小、体积小,因此不需要特殊的加温系统。
而纯电动汽车插电混动汽车,其电池容量比较高,风冷式式温控系统已经不能满足散热/加温的需求。锂电池组对环境温度比较敏感。
温度过低不仅影响锂电池的放电容量,最重要的一点是低温状态下充电困难。低温下如果大电流充电会导致电池损坏,因此低温环境中锂电池只能用小电流充电。这样一来充电效率大大降低,时间延长很多。因此低温环境中为锂电池充电,最好的班发觉就是为电池加温,也就是所说的电池智能温控系统。
电池组容量较大的情况下,风冷系统无论是加热还是散热,其效率都比较低。因此参考发动机散热系统,电池散热系统则也采用了液冷散热系统,与发动机散热系统原理是一样的,是一套独立回路液冷散热系统。
低温时通过PTC加热元件为冷却液加温,也就实现了间接为电池加温。目前大多数车辆只是在插上充电线为车辆充电时加温系统才会启动。电池温度升高后才可以为电池快速充电,充电结束后加温系统仍然在工作,保持电池组温度。行车中PTC则停止加热,主要是考虑电能消耗问题,为电池加温/保持电池温度需要耗费一定电能,会缩短续航里程。因此低温极寒环境中行车终是不能为电池加热的。高温环境中降温初期是通过散热器风冷散热,与车前水箱原理一样。当电池组温度达到45℃以上时,则通过空调制冷来快速高效来散热。