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隔热保温材料在电动汽车动力电池上的应用

来源:楚鑫保温新材料 作者:管理员 日期:2018-08-29

  动力电池技术是制约电动汽车续航里程的一大瓶颈,电池的能量密度和电池的个数决定了汽车的续航里程。随着电池能量密度的提高,充放电时的发热量也会随之增加;另外电池个数的增加需要匹配更快的充电速度,更大的充电功率也会使充电时的发热量增加。
 
  另外,电动汽车在使用过程中极寒高温天气会经常遇到,这就让动力电池的热管理系统显得极为重要乃至成为区别新能源车性能优劣的关键。电池热管理是建立在材料学、电化学、传热学、分子动力学等多学科多领域基础之上,为解决电池在温度过高或过低情况下工作而引起热散逸或热失控问题,以提升电池整体性能的技术。
 
  目前一些设计比较领先的电动汽车配备有电池热管理系统,为每个电池电芯都设计有液冷循环系统,另外配置有冷却模块和加热模块。当电池系统的温度超过高温阈值时会启动冷却模块对电池进行降温,当电池系统的温度低于低温阈值时会启动加热模块对电池升温,以确保电池总在舒适的温度下运行,保证电池的使用寿命。
 
  如何把电池电芯产的热量有效的转递到水冷系统如何隔绝外部温度对电芯的工作温度的影响成为了车企及电池生产厂家无法回避的问题,德耐隆为此开发了满足不同的隔热缓冲材料,根据不同电池设计需求满足实现其热管理设计方案,目前汽车新能源动力电池按结构分为三类,软包电池,圆柱型电池,方型电池。为了使电池发挥其最佳的性能及使用寿命,必需在结构设计上考虑热管理的设计,增加散热的措施,控制电池运行的温度环境。
 
  为了使电池包发挥最佳性能和寿命,需要优化电池包的结构,对它进行热管理,增加散热设施,控制电池运行的温度环境。
 
  主要冷却方案
 
  不同的热管理系统,零部件类型的结构不同、重量不同以及系统的成本不同和控制方式不同,使得系统所达到的性能也不相同。在进行电池包热管理系统类型设计选择时,需要考虑到电池的冷却性能需求,结合整车的性能以及空间大小,系统的稳定性和成本高低也是要考虑的因素。
 
  不同冷却系统工作示意
 
  1、风冷
 
  国内外电动汽车电池组的冷却方式上主要有以下几种:空气冷却、液体冷却、热管冷却。目前空气冷却方式仍然是主要采用的方法,空气冷却比较容易实现,但冷却效果不佳。
 
  2、液冷
 
  液体冷却有较好的冷却效果,而且可以使电池组的温度分布均匀,但是液体冷却对电池包的密封性有很高的要求,如果采用水这类导电液体,需用水套将液体和电池单体隔开,这样不仅增加了系统的复杂性而且降低了冷却效果。
 
  一般冷却系统都是安装在电池组模块附近,原理和空调的制冷原理相似,冷却系统通过管路和单个电池模块相连,管路里循环流动冷却液(一般是乙二醇),将单个电池模块的热量带走,冷却系统将乙二醇制冷,多余热量通过风扇排到外界,而乙二醇再次循环进入电池模块,继续吸收电池散发的热量。
 
  3、热管技术
 
  热管技术可以满足电池组的高温散热与低温预热双工况要求,响应快,温度均匀性好,作为电池组新的冷却方法被提出后,有了一定的发展,且作为产业研究的重点方向,但是受到布置和体积的限制,目前还没有实车使用。
 
  从现有电动汽车动力电池冷却方式来看,风冷一直占据主要的位置,尤其是日系电动汽车,基本采用风冷系统。随着应用环境对电池的要求越来越高,液冷也成为车企业的优先方案,如特斯拉、宝马等品牌。我国主流电动乘用车企业也开始转向液冷系统,从中长期趋势来看,液冷将占据主流。
 
  电池包冷却系统主要组件
 
  不同的冷却系统有相对应的冷却组件:风冷系统主要部件为风机,液冷系统主要部件为冷却板。
 
  风冷系统组件:冷却风道、风机、电阻丝
 
  风机的选型直接影响电池包空冷系统的冷却效果。风机的选型要求如下:根据电池的热生成速率确定空气流量;满足每个模块的温升要求;基于系统所需空气流量以及系统的压降曲线选择满足要求的风机。
 
  液冷系统组件:水冷管道、冷却泵、冷却阀、冷却板
 
  冷却板作为电池包液冷系统中最关键的零部件之一,冷却板的选型至关重要。冷却板的选型必须满足如下要求:冷却板的压降必须满足客户要求;冷却水流动的一致性要求;爆破压力要求;冷却板的机械要求;冷却板必须通过振动和冲击载荷测试;冷却板必须满足公差要求以及空间尺寸要求。
 
  电池冷却系统组件生产企业众多,主要部件大多由传统电气企业提供,目前电池管理系统企业及PACK组装企业也有涉及定制化产品的生产 。
 
  楚鑫一直致力于为新能源汽车电池产业提供一个良好的保温隔热方案,同时也在与传统车企的接触中,我们也在思考德耐隆Telite技术是否能为转型的车企、新兴的动力电池企业贡献微薄之力。作为动力电池中的关键材料,有德耐隆Telite材料在锂离子电池的导热、阻燃、减震、防爆等方面得到了良好的应用。楚鑫是一种高分子材料,具有耐高低温、电气绝缘、耐腐蚀、抗氧化性、生理惰性等性能优点。产品可以根据这些特性、动力电池市场不同的类型以及客户的需求,开发出形态各异的产品。

 

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