2017年先后上市的多款江淮iEV系列电动汽车,动力电池总成均配备水冷高温散热低温预热功能。这种“动力电池液冷”技术,有助于平衡整车极寒和高温工况下的续航里程和充电速度等状态标定,并成为提升车辆安全性最关键的配置。
江淮汽车,自2012年首款iEV4上市以来,先后推出多款iEV系列电动汽车。至2018年,江淮iEV系电动汽车,全系引入“动力电池液冷高温散热低温预热”系统,使得以18650电芯构成的动力电池,具备更好的低温活性和高温冷却能力。而标配这种“动力电池液冷高温散热低温预热”技术(后文简称动力电池液冷技术)的iEV系列电动汽车,更好的平衡了续航里程、充电速度和整车安全性。
本文将对江淮iEV系电动汽车动力电池液冷技术深度解析。
1、为什么要配置动力电池液冷技术?
作为电动汽车最关键的“3电(电机、电池和控制)”系统,动力电池总成受内部和外部温度变化,会影响续航里程、充电速度以及整车安全性能。
动力电池总成,由电芯、以及电芯构成的模组构成,并且由BMS(电池管理系统)控制。一旦电池电芯或PACK过热,产生的热量不能迅速排出,极有可能造成动力电池总成燃烧。然而,动力电池总成在极低温度下使用,也会出现放电效率低下,动力输出不稳定,影响电动汽车正常使用。
根据车辆技术需求,为动力电池总成适配主动风冷、被动风冷以及液冷散热系统。根据过去4年(2014年-2018年),中国市场销售和使用的电动汽车综合表现看,配置动力电池液冷技术,可以有效提升高温散热和低温预热效能。使得电动汽车,始终如一的处于正常温度范围内行驶和充电。
2、江淮iEV动力电池液冷技术工作原理:
动力电池液态高温散热低温预热技术,实际由两套散热/预热管路构成。导热液态物质多为可满足散热需求最高沸点的专用冷却液(多为乙二醇类)。动力电池内部有1套主链接管路,以及多条围绕电芯的分管路构成,N套温度传感器和控制线缆由BMS系统检测,以控制散热循环管路,达到所有电芯都处于预设定范围内的温度。
如上图所示,江淮iEV系动力电池液冷技术,是用一套管路将冷却和加热部件串联起来(动力舱内)和动力电池内部1套管路。
膨胀水壶:存储因压力影响“溢出”的冷却液同时具备排气功能
电子水泵:电驱动可变泵推压力,调节散热管路冷却液流动速度,配合BMS控制系统,达到精确控制电池内部温度
电池冷却器:引入空调系统中的冷媒,在膨胀阀节流并蒸发,吸收动力电池散热管路冷却液的热量,已达到散热降温目的
水加热器:基于PTC技术的水加热器占用动力电池电量较低,且不易出现功率输出极高或极低工况,对整车能量输出影响小,同时具备多档调节功能。
液冷扁管:动力电池内部围绕18650型电芯的散热管路,因为圆柱形18650型电芯自身的弧度,散热管路必须贴合才可达到散热效率最大化导致数节电芯并排布置
可变流量的电子水泵,依靠动力电池输出并转化的低压电驱动。较内燃机适配的传统水泵(通过曲轴链接)最大不同,电子水泵可以通过调节电流,无级输出不同泵推力。在散热或预热需求并不强烈时,电子水泵泵推力降低,在维持动力电池温度正常工况同时,节省电子水泵对电量输入需求,间接降低能耗。
动力电池液态散热模式:
当动力电池使用温度高于设计温度时,电池冷却器与空调系统“互动”。空调系统产生的制冷能量,交互动力电池散热管路降温。输出给动力电池内部管路温度更低的冷却液,将电芯产生的热量,通过液冷偏管进行充分“热交换”,将热量从出水口带出。
动力电池液态预热模式:
当外部温度低于动力电池最低使用温度时,液态预热功能开启。电子水泵开始全速运行,将冷却液泵入水加热器。水加热器产生的热量,在通过加温后的冷却液进入动力电池内部,通过液冷偏管,将电芯热量带走进入外部大循环管路。
实际上,无论散热还是预热模式,都是BMS系统控制策略一部分。为的是保证动力电池通过液冷管路,将冷和热两种能量,通过偏管影响电芯,使其保证在预设的温度范围使用。
动力电池内部管路主要由冷却偏管和多通阀体构成,布设在动力舱的管路串联了电子水泵、补水壶、电池冷却器和水加热器。
散热模式下,冷却液经过电子水泵,泵入运行的电池冷却器,经过未启动的水加热器(保持管路畅通),为动力电池散热。
预热模式下,冷却液经过电子水泵,泵入未启动的电池冷却器(保持管路畅通),经过启动的水加热器,为动力电池预热。
3、江淮iEV系动力电池液冷技术特点:
极寒环境使得动力电池电芯活性降低,放电效率变差,导致续航里程缩短,以及快充电