储能热管理的核心概念在于收集并储存过剩热量,以备后用。这种策略在电池热管理中也扮演着重要角色,因为它直接关系到电池包的性能与安全性。电池热管理的目标是确保电池处于其最佳工作温度区间内,从而延长电池寿命,提升效率。
热管理分为两大核心模块:控制单体电芯的工作温度与控制不同电芯的温度差。单体电芯的理想工作温度为20-30℃,正常工作范围为10-45℃,过高的温度会显著缩短电池寿命,并存在热失控的风险。相反,低温环境下的充电析锂现象也对电池健康构成威胁。不同车辆厂商对温度控制策略的差异,直接影响到车辆的动力性能与充电效率。例如,特斯拉允许更高的电池温度上限,使其在高负载时保持更高的电机效率,而其他品牌则受限于更严格的温度控制。
在电池包内部,温度差控制在5-8℃可以有效平衡电池性能、寿命与成本。过大的温度差异会导致电池组性能下降,影响电池包的一致性与系统SOC的准确性。目前,许多量产纯电汽车在控制电池包内不同电芯温度差方面尚未达到理想标准。
为解决热管理中的难点,首先需要通过保温措施减少电池包的热量损失。电池包的热量主要来源于电芯的电化学反应。因此,设计模组与箱体之间的保温层至关重要。模组保温需考虑两种热量传递途径,通过在关键位置添加保温层来降低换热效率。箱体保温则依赖于包裹保温材料,同时需考虑材料的导热系数、反射率、阻燃率、绝缘率、柔软度与成本。
在确保电池包内部热量得到有效控制后,还需寻找方法将多余的热量进行循环再利用。在理想情况下,电池包在夏季高温时应迅速散去多余的热量,而在冬季低温环境下,利用电池包和电机的余热为乘客舱供暖,或在电池需要加温时将余热循环回电池系统。一些品牌已开始采用此策略,如某通用品牌SUV,利用充电桩充电时产生的热能储存在系统电池和水路中,以支持寒冷天气下的短途出行,无需额外消耗电量。
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