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新能源车电池温度管理和温度传感器

特普生科技 特普生科技 2023-03-08 12 478

电动汽车电池最大的敌人是什么?极端温度。

锂离子电池在 15-45℃ 的温度范围内表现最佳。高于该温度的温度会严重损坏电池,而较低的温度会降低电池单元的输出,从而降低续航里程和可用功率。

即使在未使用(充电)时,热管理系统也始终致力于监控或维持电池内部温度。虽然最佳舒适区之外的任何温度都会影响汽车的效率,但车辆具有智能系统,可以将系统保持在自己的舒适区内。一般来说,放电时,电池喜欢保持在 45℃ 以下,而在快速充电时,它们喜欢温度略高于该温度,即 55℃ 左右,以降低电池的内部阻抗,让电子快速充满电池。

45℃以上的温度

过热会损坏锂离子电池,极端温度(例如 60℃ 以上)会增加驾驶员和乘客安全的风险。

超过 45℃,电动汽车电池的电芯会迅速退化。这要求系统由热交换器控制,热交换器既可以从电池中提取热量,又可以在系统过冷时补充热量。

是什么导致 EV 电池过热?

当电池主动充电或放电时,它们会产生内部热量。大部分热量通过金属集流器移动,并通过对流在汇流条中提取,或通过电池下方的冷板从电池传导到冷板再到冷却剂,然后冷却剂离开电池组以通过外部热量散热交换器。快速充电时必须小心,因为电池在充电时会产生热量。必须非常小心地吸收热量并将其从电池中带走,因为电池不得超过其最高温度。

电池管理系统中的复杂模型决定了控制加热器和冷却剂流量的最佳策略。电池和整个冷却系统中的温度传感器需要为模型提供实时数据才能正常运行。

如果在车辆使用过程中电池充电过快或过热,系统必须迅速采取行动立即降低电池温度。否则,热引起的电池退化会启动热失控过程。

无论热源如何,EV 电池热管理系统中的温度传感器在检测过热和采取缓解措施方面都发挥着至关重要的作用。

低于15℃的温度

热管理系统不仅仅是为了让电动汽车电池保持凉爽。

在较冷的气候下,电动汽车电池系统的热管理会产生热量,以将温度保持在最低温度以上。他们在使用前对电池进行加热——无论是为车辆提供动力、从充电中获取电力,还是充当电源。

在较冷的温度下,电池的内部动力学会导致较低的充电和放电速率,从而减少可用的电池电量。低温会减缓使电动汽车电池高效工作的化学和物理反应。如果不进行干预,这会增加阻抗(导致充电时间延长)和容量降低(导致续航里程减少)。

当电池极冷时,将过多的电荷强加到电池中会导致锂形成枝晶。它们会刺穿阳极和阴极之间的隔膜,导致电池内部短路。因此,在极冷的气候下控制充电速率以仔细加热电池,仅当电池高于最低工作温度时才增加充电速率。

内燃机 (ICE) 车辆在寒冷天气中似乎具有优势,它会产生大量废热,使车辆在寒冷的温度下保持温暖。如果没有这些废热,电动汽车就必须从电池中转移能量来支持加热和冷却。

然而,由于 EV 应用中热泵系统的高效设计,以及加热/冷却座椅和其他技术,仅在需要时和需要的地方进行加热和冷却,它们已证明自己是更好的车辆比他们的 ICE 祖先更容易陷入暴风雪或夏季交通堵塞。

BMS持续监控进出电池组的电压和电流的同时,它还控制电池组外部的系统以管理温度,例如制冷剂和冷却剂回路。

BMS电池管理系统用温度传感器
BMS电池管理系统用温度传感器

为了管理这些系统,BMS 使用电池组冷却板内外的冷却剂温度传感器以及电池组内部的电池和母线温度。这也扩展到监测外部热交换器的冷却剂温度,以及膨胀阀和制冷剂回路关键点的压力和温度。传感器的这种高水平监控提供了关键数据来控制来自这些系统的精确加热和冷却量,以优化电池组性能,同时最大限度地减少运行泵、压缩机和辅助加热和冷却组件的寄生能量损失。

特普生,成立于2011年,是国家高新技术、专精特新企业。主要研制NTC芯片热敏电阻温度传感器储能线束储能CCS集成采集母排储能模组铝巴等温度采集产品系列。一体化研制、一致性品质的特普生,竞争力优势明显:自主研制NTC芯片核心技术及实现医用0.3%精度;专利百项,保留不公开技术2项;为全球新能源产品、大消费品与工业品提供了定制化的温度采集技术。

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