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新能源車電池溫度管理和溫度傳感器

特普生科技 特普生科技 2023-03-08 12 478

電動汽車電池最大的敵人是什么?極端溫度。

鋰離子電池在 15-45℃ 的溫度范圍內表現最佳。高于該溫度的溫度會嚴重損壞電池,而較低的溫度會降低電池單元的輸出,從而降低續航里程和可用功率。

即使在未使用(充電)時,熱管理系統也始終致力于監控或維持電池內部溫度。雖然最佳舒適區之外的任何溫度都會影響汽車的效率,但車輛具有智能系統,可以將系統保持在自己的舒適區內。一般來說,放電時,電池喜歡保持在 45℃ 以下,而在快速充電時,它們喜歡溫度略高于該溫度,即 55℃ 左右,以降低電池的內部阻抗,讓電子快速充滿電池。

45℃以上的溫度

過熱會損壞鋰離子電池,極端溫度(例如 60℃ 以上)會增加駕駛員和乘客安全的風險。

超過 45℃,電動汽車電池的電芯會迅速退化。這要求系統由熱交換器控制,熱交換器既可以從電池中提取熱量,又可以在系統過冷時補充熱量。

是什么導致 EV 電池過熱?

當電池主動充電或放電時,它們會產生內部熱量。大部分熱量通過金屬集流器移動,并通過對流在匯流條中提取,或通過電池下方的冷板從電池傳導到冷板再到冷卻劑,然后冷卻劑離開電池組以通過外部熱量散熱交換器。快速充電時必須小心,因為電池在充電時會產生熱量。必須非常小心地吸收熱量并將其從電池中帶走,因為電池不得超過其最高溫度。

電池管理系統中的復雜模型決定了控制加熱器和冷卻劑流量的最佳策略。電池和整個冷卻系統中的溫度傳感器需要為模型提供實時數據才能正常運行。

如果在車輛使用過程中電池充電過快或過熱,系統必須迅速采取行動立即降低電池溫度。否則,熱引起的電池退化會啟動熱失控過程。

無論熱源如何,EV 電池熱管理系統中的溫度傳感器在檢測過熱和采取緩解措施方面都發揮著至關重要的作用。

低于15℃的溫度

熱管理系統不僅僅是為了讓電動汽車電池保持涼爽。

在較冷的氣候下,電動汽車電池系統的熱管理會產生熱量,以將溫度保持在最低溫度以上。他們在使用前對電池進行加熱——無論是為車輛提供動力、從充電中獲取電力,還是充當電源。

在較冷的溫度下,電池的內部動力學會導致較低的充電和放電速率,從而減少可用的電池電量。低溫會減緩使電動汽車電池高效工作的化學和物理反應。如果不進行干預,這會增加阻抗(導致充電時間延長)和容量降低(導致續航里程減少)。

當電池極冷時,將過多的電荷強加到電池中會導致鋰形成枝晶。它們會刺穿陽極和陰極之間的隔膜,導致電池內部短路。因此,在極冷的氣候下控制充電速率以仔細加熱電池,僅當電池高于最低工作溫度時才增加充電速率。

內燃機 (ICE) 車輛在寒冷天氣中似乎具有優勢,它會產生大量廢熱,使車輛在寒冷的溫度下保持溫暖。如果沒有這些廢熱,電動汽車就必須從電池中轉移能量來支持加熱和冷卻。

然而,由于 EV 應用中熱泵系統的高效設計,以及加熱/冷卻座椅和其他技術,僅在需要時和需要的地方進行加熱和冷卻,它們已證明自己是更好的車輛比他們的 ICE 祖先更容易陷入暴風雪或夏季交通堵塞。

BMS持續監控進出電池組的電壓和電流的同時,它還控制電池組外部的系統以管理溫度,例如制冷劑和冷卻劑回路。

BMS電池管理系統用溫度傳感器
BMS電池管理系統用溫度傳感器

為了管理這些系統,BMS 使用電池組冷卻板內外的冷卻劑溫度傳感器以及電池組內部的電池和母線溫度。這也擴展到監測外部熱交換器的冷卻劑溫度,以及膨脹閥和制冷劑回路關鍵點的壓力和溫度。傳感器的這種高水平監控提供了關鍵數據來控制來自這些系統的精確加熱和冷卻量,以優化電池組性能,同時最大限度地減少運行泵、壓縮機和輔助加熱和冷卻組件的寄生能量損失。

特普生,成立于2011年,是國家高新技術、專精特新企業。主要研制NTC芯片熱敏電阻溫度傳感器儲能線束儲能CCS集成采集母排儲能模組鋁巴等溫度采集產品系列。一體化研制、一致性品質的特普生,競爭力優勢明顯:自主研制NTC芯片核心技術及實現醫用0.3%精度;專利百項,保留不公開技術2項;為全球新能源產品、大消費品與工業品提供了定制化的溫度采集技術。

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