對于新能源車型來說，熱量管理系統(tǒng)將起到至關(guān)重要的作用，畢竟電池這種略“嬌氣”的東西難免會因為溫度過高或過低跟車主發(fā)小脾氣。而就目前市面上絕大部分的新能源車型的熱管理系統(tǒng)，主要分為風(fēng)冷和液冷兩大派系。那么，電動車液冷、風(fēng)冷到底怎么選？看完就懂了

高溫對電池的影響 

研究表明,當(dāng)電池持續(xù)工作在45攝氏度以上時,其循環(huán)壽命明顯降低,這種情況在高倍率充放電時更為明顯。如果電池長時間地工作在高溫環(huán)境下,其壽命會明顯縮短,性能下降,甚至?xí)霈F(xiàn)安全事故。

北京交通大學(xué)曾做過實驗,磷酸鐵鋰電池在在常溫下經(jīng)過700-800個循環(huán)之后,容量保持率依然有95%左右,而當(dāng)溫度提升至40度時,保持率就在80%左右了,比常溫下有明顯降低。另外,該實驗還指出,如果實驗溫度提高到60度,1000個循環(huán)之后電池容量保持率只有70%左右。

注意,這是用磷酸鐵鋰電池實驗的,磷酸鐵鋰電池本身的循環(huán)壽命更長,且耐高溫性能相對更好,而三元鋰電池設(shè)計循環(huán)壽命更低,在高溫情況下循環(huán)1000次之后,容量保持率大家可以去想像一下……

液冷VS風(fēng)冷:散熱

既然高溫對電池影響這么大,那一定要采取相應(yīng)的散熱措施來保證電池的工作溫度,目前最普及的方案是風(fēng)冷和液冷。

液冷和風(fēng)冷的散熱效率完全不是一個量極的。首先,導(dǎo)熱系數(shù)完全不同,冷卻液的導(dǎo)熱系數(shù)是空氣的幾十倍,這也決定了風(fēng)冷系統(tǒng)在最大散熱能力上是沒什么可能匹敵液冷的。在高溫下,液冷的車子可以為電池組更快的散熱,從而維持合適的溫度,有效延長電池壽命。

其次,風(fēng)冷和液冷的散熱效率不同,不僅導(dǎo)致了電池包絕對溫度不同,也導(dǎo)致了電池包內(nèi)部的相對溫度——電芯之間的溫度差——也不同。

當(dāng)電池系統(tǒng)中電池單體間出現(xiàn)溫度不均衡時,電池的化學(xué)反應(yīng)和自放電反應(yīng)速率也會出現(xiàn)不均衡,進(jìn)而導(dǎo)致電池單體間的循環(huán)壽命、容量和內(nèi)阻出現(xiàn)差異。

溫差越小,電池整體的一致性越好,壽命也就越長。風(fēng)冷系統(tǒng)一般可以將電芯溫差控制在5-10攝氏度,而液冷系統(tǒng)則可控制在5攝氏度以內(nèi),比較出色的設(shè)計方案甚至可以將冷卻液進(jìn)水管與回水管的溫差控制在2攝氏度以內(nèi)。

低溫對電池的影響

低溫同樣對電池也有很大影響,大家最直觀的感受可能就是冬季電車?yán)m(xù)航里程下降,這是因為低溫會使電池內(nèi)部活性物質(zhì)的活性降低,內(nèi)阻、極化電壓增加,導(dǎo)致電池充放電功率和容量都會顯著降低,甚至引起電池容量不可逆的衰減。

另外,如果低溫時進(jìn)行大功率充電,會使得鋰離子來不及進(jìn)入負(fù)極形成LiC化合物,此時靠近負(fù)極的鋰離子就會俘獲電子而成為金屬鋰,并聚集形成鋰枝晶,鋰枝晶長大就有可能現(xiàn)存隔膜形成短路、起火、爆炸……恐怖嗎?

液冷VS風(fēng)冷:加熱

低溫不僅僅會導(dǎo)致電池?zé)o法充電,更容易造成電池?fù)p壞。因此電動汽車在冬季需要考慮到電池加熱的問題。

風(fēng)冷系統(tǒng),有一個致命的弱點,它需要額外的加熱系統(tǒng)來解決冬季低溫問題。通常的解決方案是增加PTC、電加熱膜等加熱組件來為電池組升溫。這兩種方案的升溫速率通常不超過0.3攝氏度每分鐘,電芯之間的溫差可以控制在8-10攝氏度。

而液冷方案不僅可以實現(xiàn)高溫下的散熱,還可以接入車載暖氣系統(tǒng),實現(xiàn)在冬季低溫時為電池組加熱。其升溫速率可以做到0.6攝氏度每分鐘,升溫更快的同時電池內(nèi)部溫差可以控制在5攝氏度以內(nèi),出色的廠家更是可以做到2攝氏度之內(nèi)。

更低的溫差意味著更高的安全。舉個極端的例子,如果電池包內(nèi)的傳感器采集到溫度較高的那一顆電芯溫度為0度,系統(tǒng)判斷升溫已經(jīng)完成,便開始下達(dá)大功率充電的指令,可實際上有的電芯溫度可能依然為零下10攝氏度,低溫下開啟大功率充電會使風(fēng)險放大——短路、爆炸的風(fēng)險增加。

夏季的時候也是如此,如果傳感器檢測到了溫度較低的電芯溫度是30度,判斷工作溫度正常,不采取保護(hù)措施,可實際上有的電芯溫度已經(jīng)達(dá)到了40攝氏度,久而久之電芯壽命會受影響,從而引起整個電池包提前報廢。

液冷那么好,為何有的廠家執(zhí)意不用?

這要從續(xù)航和能量密度說起。車子常溫下的NEDC續(xù)航里程和電池能量密度是和國家補貼金額密切相關(guān)的。

首先,NEDC測試?yán)m(xù)航里程都是在常溫下進(jìn)行的,不包括極寒和極熱的情況,因此液冷系統(tǒng)并不能提升NEDC續(xù)航測試成績。

其次,電池能量密度的單位是Wh/kg:同樣重量的電池包,能量越多,能量密度就越高;或者說同樣能量的電池包,重量越輕,能量密度就越大。而液冷系統(tǒng)并沒有增加電池的能量,反倒是使電池包的重量增加——這降低了電池包的能量密度,在某些場景下這意味著補貼減少。對于某些廠家來說,這等吃力不討好的事,怎么能去做?

雖然政策補貼金額有所下降,但是能量密度的最高要求與去年持平,依然為160Wh/kg。于是,有企業(yè)默默地在新款車型上加了液冷系統(tǒng),這近一步說明了,廠家也知道液冷更好——其實他們比誰都更明白這一點。

作為消費者,我們要做的是,擦亮雙眼,拒絕忽悠,拒絕套路~

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