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电池包冷媒直冷和液冷技术降本对比

IP属地 北京 编辑:郑浩 AI故事专家集 时间:2024-10-24 09:18:46

就目前市面上大部分新能源汽车的热管理系统而言,主要分为风冷、液冷和冷媒直冷三派。

风冷--更原始的电池冷却方式

风冷结构简单、成本低廉,宏光MINI EV等主流微型电动车,以及早期热销的电动车(比如日产聆风),都采用了这种电池散热方式。风冷的原理是利用自然风或电吹风配合蒸发器对电池进行降温。寒冷天气对电池预加热,电池模组中间加了电加热膜,加热和冷却都比较简单,

以空气为介质的风冷技术的缺点也相当明显。其散热效果显然不能满足当前新能源汽车工作的散热要求。而且风冷受外界空气温度的影响很大,特别是在过热或过冷的天气条件下,传热效率急剧下降。

液冷-优缺点鲜明的复杂冷却方式

相比之下,液冷技术对于电池的热管理更为从容。目前,部分车企配备了液冷电池系统,冷却液通过电池内部管路,带走电池工作时产生的热量,这与水箱水冷燃油车一样,但在低温条件下,系统还会对电池组进行加热。

与空气相比,以冷却剂为介质的系统具有数十倍的比热容和更高的 传热系数,带来更好的冷却效果。温度和温差明显降低后,电池组在工作效率、稳定性和耐用性上得到显着提升。当然,液体冷却系统的成本也会更高。

液冷电池缺点就是结构比较复杂,增加了电池组的重量,让电动车的重量普遍超过2吨,就像时刻满载的汽车,影响性能,另一方面增加了电池组的体积,侵占车舱空间,相当于降低能量密度。

以特斯拉为代表的BMS冷却管理:每个电池单元都对着冷却液管,管道像蛇一样缠绕在电池周围以提供更多的热量传递区域,高温低温均可以控制,如今大多数高端国产新能源车就是采用这种设计。

冷媒直冷--快速冷却的居中方案

冷媒直冷方式是充分利用整车空调系统中的制冷剂,将其引入电池内部蒸发器中以达到冷却目的。冷媒直冷系统主要由以下部分组成:电动压缩机,双蒸发器,冷凝器,双 膨胀阀,管道,储液干燥器。

这种冷媒板设计更简单,但优势是可拆卸性,冷却系统可以轻松更换甚至维修。比特斯拉的整体缠绕式更容易拆卸,后期维修成本低。比如比亚迪DM-i,宝马i3,Jeep插混车等均采用这种设计。缺点是无法直接加热,需要一套新的加热系统。

归纳下目前在应用 冷媒直冷的主机厂和车型

1.1 BMW插电混动车型,包括X1,X3,3系和5系等插电混动;

1.2 Jeep指南者和大指挥官的插电混动;

1.3 BMW mini和countryman插电混动;

1.4 BYD全系 dmi车型,包括秦dmi,宋dmi等;

1.5 BYD E3.0平台的首款车型海豚;

1.6 BMW i3。

2. 应用冷媒直冷技术的初衷和出发点

因为电池如果需要大倍率充放电需要高效冷却,或考虑到液体泄漏造成的风险等等因素,小编归纳以下直冷技术的好处:

-->冷却速度快,冷媒蒸发温度低,少了chiller的液冷转换;

-->冷却效率高和能耗低,少了chiller冷冻液和冷媒的交互;

-->安全性高,不会像液冷造成短路;

-->能够降低整车重量,节省一部分零件和冷冻液的重量;

-->降低成本,节省一部分零件

3.应用冷媒直冷的难点

冷媒属于两相流体,直冷开发难度比液冷大,主要在冷板设计和策略控制上。

4.应用冷媒直冷技术能节省的成本

通过对比直冷和液冷的热管理架构,可以发现直冷系统 可以去掉电池侧水泵(200元),电池侧副水壶(40元),电池chiller(300元,含EXV和PT传感器),还有一些水管。考虑到铝管比塑料管贵一些,这样大致算下来,单车可以节省500多元

不但价格降低了,关键整车重量也降低了(起码冷冻液比冷媒重很多),降低7Kg重量应该不成问题。

不知道此技术后续发展如何,相信BYD dmi全系都应用此种技术了,估计也有一些OEM跟进应用。

但是如果真正想在快充和抑制热失控取得更好效果,浸没式冷却应该对比直冷是更好的选择。

电池资料

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