电池包热管理到底是什么,它的意义是什么?
电池热管理就是给电池包配个「空调」,以实现如下功能:
- 散热:温度过高时,电池会折寿(容量衰减),暴毙(热失控)风险增加。因此,温度过高时,就需要散热。
- 加热:温度过低时,电池会折寿(容量衰减)、衰弱(性能衰减),若此时充电还会埋下暴毙隐患(析锂导致的内短路存在引发热失控的风险)。因此,温度过低时,就需要加热(或保温)。
- 温度一致性:我还记得90年代的早期空调,启动起来就一阵冷风猛吹,吹完就歇一会。而如今的空调,大多具备了变频与环绕吹风功能,目的就是为了保持温度在时间与空间两个维度上的一致性。类似地,动力电池也需要尽可能降低温度在空间上的差异性。
以上就是「通俗易懂」地说一说了。那么「展开讲讲」呢?「展开讲讲」就很复杂了,咱们挑重点说一下。
[威武]散热与温度一致性
从原理上讲,电池包那么大坨的扁平金属体,工作时放电倍率也不高,自身产热是相当少的,要想把整个电池包弄成过热状态,也是很困难的。那么,散热是指什么问题呢?
凯迪拉克 Lyriq电池马【图1】
电芯Cell组成了模组Module,模组Module组成了电池包Pack。整个电池包的平均温度不高,但难保某个电芯的温度略高于平均。【图2】
这就涉及到「不患寡而患不均」的问题了,一个社会中穷人太穷、富人太富,就可能带来动荡变革。然而,电池包里的个别电芯只是「略」高于平均啊,也会出问题吗?
个别电芯温度高一点没关系,成不了气候,时间长了就被周边电芯给「冰」回来了。关键问题是,温度一高,电芯里会产生副反应;这些副反应大多是放热的,然后导致温度更高。
【图3】温度高 → 副反应 → 温度更高 → 新的副反应 → 温度更高 …… 链式反应到达某个临界点之前,还可以称为是「热堆积」;到达临界点之后,形势就无法逆转,就成了「热失控」了。
【图4】个别电芯的热失控放出大量热,把周围的电芯也加热到临界温度,后果可想而知 —— 因此,我们看到的电动汽车惨烈的电池事故,几乎都是「千里之堤溃于蝼蚁」的故事。
所以说,从电池包的整体来说,散热就不太需要关心的事情,但我们需要防止局部过热。具体来说,要防止某个电芯过热,甚至更细一些,防止电芯的某个部位过热。
【图5】比如说,通用汽车还给单节电芯设计过一种「毛细血管」散热,保证单体电芯的局部也不过热,这是相当黑科技的,甚至有点过了。
散热的主要任务不是防止整体过热,而是防止局部过热。这思路就和温度一致性问题相似了,所以我就将两个问题放在一起讨论了。
保证电池温度一致性,还是挺难的。 因为外界环境忽冷忽热,导热流体的线路也是固定的,这就造成了电芯间的温度像琴弦一样此起彼伏:【图6】
要解决这个问题,思路有两个。
思路一是设计合理的流道。举一个简单的设计迭代例子:【图7】
- 图(a)是最简单的设计,冷却载体(风冷为空气、液冷为水或冷却液)从左向右流动,这会带来一个问题:右侧的冷却液温度较高,散热效果较差,最右侧单体电池的温度就会显著高于最左侧。
- 图(b)进行了一些改良,楔形流道使得右侧的冷却载体流速加快,对冲了冷却液温度较高的因素,从而使得效果好于图(a)。问题是电池包内部是寸土寸金,楔形的角度不可能设计得很大,所以这种设计的效果也不会比图(a)好太多。
- 图(c)是设计了一个往复流道,冷却液周期性地改变流向,从而削弱了一半的温度差异。然而,这种方案也有代价,如果是风冷可以使用风扇交替吹风来实现,但如果是液冷,在工程上就很难实现。
以上只是简单例子,实际情况就要利用流体力学、传热学仿真与工程实践,做成结果就是特斯拉这样子的:【图8】
思路二是使用导热效率更高的冷媒。晚秋时节穿个单衣,走在路上还可以忍;但跳到10来度的游泳池里,一般人抗不过10分钟,为什么? 因为水冷比风冷效率更高。【图9】
行业里,一开始风冷与水冷都有,现在以水冷为主了。
[威武]加热
散热,防的是局部过热。加热有所不同,它防的是电池包整体太冷,讲究的就是一个「大力出奇迹」的问题。
已经是大力出奇迹了,就要实打实地产生相应的热量,来不得半点虚的。尽管如此,也是有不同技术路线的。【图10】
- 第一种就是PTC加热,1度电能转换成1度热能;
- 第二种是热泵空调,1度电大概能转换成2度热能。
- 第三种是电机余热利用。咱们都说电机比发动机强,就是因为效率高;不幸的是,电机效率越高,余热就越少…… 就说余热利用,涉及到管道泵阀的设计,不同车企的水平差异还是很大的。【图11】
第四种就是加装柴油制暖器,既能给座舱制暖也能给电池制暖。这属于作弊一般的土方法了,但很有效。好处是,你可以开一个电动汽车,名正言顺地去加油站加柴油了!
#微博新知博主##车圈新星驾到#
电池热管理就是给电池包配个「空调」,以实现如下功能:
- 散热:温度过高时,电池会折寿(容量衰减),暴毙(热失控)风险增加。因此,温度过高时,就需要散热。
- 加热:温度过低时,电池会折寿(容量衰减)、衰弱(性能衰减),若此时充电还会埋下暴毙隐患(析锂导致的内短路存在引发热失控的风险)。因此,温度过低时,就需要加热(或保温)。
- 温度一致性:我还记得90年代的早期空调,启动起来就一阵冷风猛吹,吹完就歇一会。而如今的空调,大多具备了变频与环绕吹风功能,目的就是为了保持温度在时间与空间两个维度上的一致性。类似地,动力电池也需要尽可能降低温度在空间上的差异性。
以上就是「通俗易懂」地说一说了。那么「展开讲讲」呢?「展开讲讲」就很复杂了,咱们挑重点说一下。
[威武]散热与温度一致性
从原理上讲,电池包那么大坨的扁平金属体,工作时放电倍率也不高,自身产热是相当少的,要想把整个电池包弄成过热状态,也是很困难的。那么,散热是指什么问题呢?
凯迪拉克 Lyriq电池马【图1】
电芯Cell组成了模组Module,模组Module组成了电池包Pack。整个电池包的平均温度不高,但难保某个电芯的温度略高于平均。【图2】
这就涉及到「不患寡而患不均」的问题了,一个社会中穷人太穷、富人太富,就可能带来动荡变革。然而,电池包里的个别电芯只是「略」高于平均啊,也会出问题吗?
个别电芯温度高一点没关系,成不了气候,时间长了就被周边电芯给「冰」回来了。关键问题是,温度一高,电芯里会产生副反应;这些副反应大多是放热的,然后导致温度更高。
【图3】温度高 → 副反应 → 温度更高 → 新的副反应 → 温度更高 …… 链式反应到达某个临界点之前,还可以称为是「热堆积」;到达临界点之后,形势就无法逆转,就成了「热失控」了。
【图4】个别电芯的热失控放出大量热,把周围的电芯也加热到临界温度,后果可想而知 —— 因此,我们看到的电动汽车惨烈的电池事故,几乎都是「千里之堤溃于蝼蚁」的故事。
所以说,从电池包的整体来说,散热就不太需要关心的事情,但我们需要防止局部过热。具体来说,要防止某个电芯过热,甚至更细一些,防止电芯的某个部位过热。
【图5】比如说,通用汽车还给单节电芯设计过一种「毛细血管」散热,保证单体电芯的局部也不过热,这是相当黑科技的,甚至有点过了。
散热的主要任务不是防止整体过热,而是防止局部过热。这思路就和温度一致性问题相似了,所以我就将两个问题放在一起讨论了。
保证电池温度一致性,还是挺难的。 因为外界环境忽冷忽热,导热流体的线路也是固定的,这就造成了电芯间的温度像琴弦一样此起彼伏:【图6】
要解决这个问题,思路有两个。
思路一是设计合理的流道。举一个简单的设计迭代例子:【图7】
- 图(a)是最简单的设计,冷却载体(风冷为空气、液冷为水或冷却液)从左向右流动,这会带来一个问题:右侧的冷却液温度较高,散热效果较差,最右侧单体电池的温度就会显著高于最左侧。
- 图(b)进行了一些改良,楔形流道使得右侧的冷却载体流速加快,对冲了冷却液温度较高的因素,从而使得效果好于图(a)。问题是电池包内部是寸土寸金,楔形的角度不可能设计得很大,所以这种设计的效果也不会比图(a)好太多。
- 图(c)是设计了一个往复流道,冷却液周期性地改变流向,从而削弱了一半的温度差异。然而,这种方案也有代价,如果是风冷可以使用风扇交替吹风来实现,但如果是液冷,在工程上就很难实现。
以上只是简单例子,实际情况就要利用流体力学、传热学仿真与工程实践,做成结果就是特斯拉这样子的:【图8】
思路二是使用导热效率更高的冷媒。晚秋时节穿个单衣,走在路上还可以忍;但跳到10来度的游泳池里,一般人抗不过10分钟,为什么? 因为水冷比风冷效率更高。【图9】
行业里,一开始风冷与水冷都有,现在以水冷为主了。
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散热,防的是局部过热。加热有所不同,它防的是电池包整体太冷,讲究的就是一个「大力出奇迹」的问题。
已经是大力出奇迹了,就要实打实地产生相应的热量,来不得半点虚的。尽管如此,也是有不同技术路线的。【图10】
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- 第二种是热泵空调,1度电大概能转换成2度热能。
- 第三种是电机余热利用。咱们都说电机比发动机强,就是因为效率高;不幸的是,电机效率越高,余热就越少…… 就说余热利用,涉及到管道泵阀的设计,不同车企的水平差异还是很大的。【图11】
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隔离13day[月亮]:
今天把单位草坪所有的蒲公英 ,
都吹了[二哈]
今天还打了打羽毛球,
哈哈我还是有点底子的,
就是天一黑眼睛散光有点看不见球[困]
手表是3号满电来的,
啥也没带,吸盘充电器没有,
百分之五的电也就能坚持明天了[二哈]
小店总算没有新增了,
期待解封的那一天早日到来[小白菊] https://t.cn/RxBAHUP
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#爱用物分享#
讲真,还真没用过这么好用的电炒锅,一日三餐不用换锅,真好![抱一抱]
因为疫情突然封控,需要自己在家做饭了,然后发现我的厨艺居然提高了一个层次,哈哈哈哈~这份荣耀当然是朋森电炒锅给的[哈哈]。
不吹不黑,我觉得朋森电炒锅真的很好用,1800w火力不仅加热快,早上煮三个人的面条,5分钟就做好(应付急性子饭霸宝宝太赞了),而且炒出来的菜真的太香了,给我一种完全可以媲美婆婆厨艺的错觉。
再说100遍很爱很爱不沾涂层,炒菜煎东西都完全不会糊底,而且看了一下是麦饭石材质, 安 全无du,平时给团妹做辅食也很合适!醉醉让人心动的是煎鸡翅、炒饭,只放一层薄薄的油也不会糊。还用担心自己做菜会翻车,浪费食材吗?!不存在的!而且这种不粘锅特别特别好清洗,清水冲一下再用纸巾一擦,就很干净了。
之前使用过一些产品的蒸笼,都是塑料的,使用久了居然会掉色!!所以这次选锅的时候特意看了一下,这个搭配的蒸笼是304食 品级不锈钢材质,可以直接接触食物的,放心多了。团妹喜欢吃奶黄小馒头,现在每隔几天都会用这个蒸笼,给团妹蒸上几个呢。
意外!昨天用电炒锅加热小馒头的时候,一个不注意手直接碰到锅上去了,竟然,不烫?![哼]金属锅体,隔热防烫真的做的挺好,家有小朋友的,防烫效果和材质的选择都很重要。
对了,这个锅还有一个定时保温的功能,早上一起来想喝粥,把材料都放进去开煮,我就可以去洗漱了,压根不用管它(煮粥的同时,上面还能蒸团妹喜欢的小馒头),真的能省下很多时间!
解封后奶奶见到团妹说,小脸还吃胖乎了,这小锅锅的功劳没错了~[喵喵]
#不负好春光# #生活的模样#
,亲测好用,特要了⭕给正好需要的宝宝,晒图揪一位免dan。 https://t.cn/R2WxT6z
讲真,还真没用过这么好用的电炒锅,一日三餐不用换锅,真好![抱一抱]
因为疫情突然封控,需要自己在家做饭了,然后发现我的厨艺居然提高了一个层次,哈哈哈哈~这份荣耀当然是朋森电炒锅给的[哈哈]。
不吹不黑,我觉得朋森电炒锅真的很好用,1800w火力不仅加热快,早上煮三个人的面条,5分钟就做好(应付急性子饭霸宝宝太赞了),而且炒出来的菜真的太香了,给我一种完全可以媲美婆婆厨艺的错觉。
再说100遍很爱很爱不沾涂层,炒菜煎东西都完全不会糊底,而且看了一下是麦饭石材质, 安 全无du,平时给团妹做辅食也很合适!醉醉让人心动的是煎鸡翅、炒饭,只放一层薄薄的油也不会糊。还用担心自己做菜会翻车,浪费食材吗?!不存在的!而且这种不粘锅特别特别好清洗,清水冲一下再用纸巾一擦,就很干净了。
之前使用过一些产品的蒸笼,都是塑料的,使用久了居然会掉色!!所以这次选锅的时候特意看了一下,这个搭配的蒸笼是304食 品级不锈钢材质,可以直接接触食物的,放心多了。团妹喜欢吃奶黄小馒头,现在每隔几天都会用这个蒸笼,给团妹蒸上几个呢。
意外!昨天用电炒锅加热小馒头的时候,一个不注意手直接碰到锅上去了,竟然,不烫?![哼]金属锅体,隔热防烫真的做的挺好,家有小朋友的,防烫效果和材质的选择都很重要。
对了,这个锅还有一个定时保温的功能,早上一起来想喝粥,把材料都放进去开煮,我就可以去洗漱了,压根不用管它(煮粥的同时,上面还能蒸团妹喜欢的小馒头),真的能省下很多时间!
解封后奶奶见到团妹说,小脸还吃胖乎了,这小锅锅的功劳没错了~[喵喵]
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