新能源汽車液冷電池包熱工測試(水冷式電池包熱管理仿真分析)

新能源汽車液冷電池包熱工測試(水冷式電池包熱管理仿真分析)

  隨著新能源動力電池發展，國家鼓勵高密度、大功率、快速充放電新能源汽車的發展。原有的新能源汽車采用空冷式散熱已經不能解決電池散熱問題。液冷系統的優點是降溫速率快、均溫性好、流體（溫度和流量）控制簡單和精準。液冷散熱系統已成為新能源汽車必然趨勢。整車的熱管理系統就需要重新設計。
目前電池包(PACK)液冷散熱系統運行數據空白，新能源整車廠商就無法設計整車的液冷系統。整車廠商需要了解如下數據：一）、電池包的合理溫度在10-30℃，低溫天氣液冷系統可能達到-30℃，電池包內部本身有發熱塊啟動前預熱起到熱保護功能，當汽車行駛后電池溫度超過30℃以上時就需要通過-30℃液冷系統降溫，此時需要通過多少流量液體？保證電池溫度控制在10-30℃范圍內，且汽車液冷系統管徑是固定的，那么就需要調節壓力來控制流量。以此類推隨著汽車冷卻液溫度變化，為保證電池溫度冷卻液的流量、壓力也需要變化。二）、當高溫天氣，汽車冷卻液、電池包的溫度可能達到50℃以上，電池包的充放電工況如何？整車制冷系統（車內空調空間降溫、電池包、電驅、發動機液冷系統）冷量如何匹配，以便整車熱管理達到快速平衡。讓整車性能、安全達到合理范圍內。以上數據就需要我司的液冷熱工測試平臺提供精準數據。

電池的熱相關問題是決定其使用性能、安全性、壽命及使用成本的關鍵因素。首先，鋰離子電池的溫度水平直接影響其使用中的能量與功率性能。溫度較低時，電池的可用容量將迅速發生衰減，在過低溫度下(如低于0°C)對電池進行充電，則可能引發瞬間的電壓過充現象，造成內部析鋰并進而引發短路。其次，鋰離子電池的熱相關問題直接影響電池的安全性。生產制造環節的缺陷或使用過程中的不當操作等可能造成電池局部過熱，并進而引起連鎖放熱反應，*終造成冒煙、起火甚至爆炸等嚴重的熱失控事件，威脅到車輛駕乘人員的生命安全。另外，鋰離子電池的工作或存放溫度影響其使用壽命。電池的適宜溫度約在10~30°C之間，過高或過低的溫度都將引起電池壽命的較快衰減。動力電池的大型化使得其表面積與體積之比相對減小，電池內部熱量不易散出，更可能出現內部溫度不均、局部溫升過高等問題，從而進一步加速電池衰減，縮短電池壽命，增加用戶的總擁有成本。

電池熱管理系統是應對電池的熱相關問題，保證動力電池使用性能、安全性和壽命的關鍵技術之一。

熱管理系統的主要功能包括：

       ●在電池溫度較高時進行有效散熱，防止產生熱失控事故；

      ● 在電池溫度較低時進行預熱，提升電池溫度，確保低溫下的充電、放電性能和安全性；

      ●減小電池組內的溫度差異，抑制局部熱區的形成，防止高溫位置處電池過快衰減，降低電池組整體壽命。

       電池包（PACK）內的溫度環境對電芯的可靠性、壽命及性能都有很大的影響，因此，使PACK內溫度維持的一定的溫度范圍區間內就顯示尤其重要。這主要是通過冷卻與加熱來實現，這里我們對風冷、液冷、直冷三種冷卻方式進行簡單介紹。

風冷

       風冷是以低溫空氣為介質，利用熱的對流，降低電池溫度的一種散熱方式，分為自然冷卻和強制冷卻(利用風機等)。該技術利用自然風或風機，配合汽車自帶的蒸發器為電池降溫，系統結構簡單、便于維護，在早期的電動乘用車應用廣泛，如日產聆風（Nissan Leaf）、起亞Soul EV等，在目前的電動巴士、電動物流車中也被廣泛采納。

液冷

       液體冷卻技術通過液體對流換熱，將電池產生的熱量帶走，降低電池溫度。液體介質的換熱系數高、熱容量大、冷卻速度快，對降低*高溫度、提升電池組溫度場一致性的效果顯著，同時，熱管理系統的體積也相對較小。液冷系統形式較為靈活: 可將電池單體或模塊沉浸在液體中，也可在電池模塊間設置冷卻通道，或在電池底部采用冷卻板。電池與液體直接接觸時，液體必須保證絕緣( 如礦物油) ，避免短路。同時，對液冷系統的氣密性要求也較高。此外，就是機械強度，耐振動性，以及壽命要求。

       液冷是目前許多電動乘用車的優選方案，國內外的典型產品如寶馬i3、特斯拉、通用沃藍達（Volt）、華晨寶馬之諾、吉利帝豪EV。

直冷

      直冷(制冷劑直接冷卻)：利用制冷劑(R134a等)蒸發潛熱的原理，在整車或電池系統中建立空調系統，將空調系統的蒸發器安裝在電池系統中，制冷劑在蒸發器中蒸發并快速高效地將電池系統的熱量帶走，從完成對電池系統冷卻的作業。

      目前通過直冷的冷卻方式基本在電動乘用車上，*典型的如BMW i3(i3有液冷、直冷兩種冷卻方案)。

測功機測試應用范圍包括電動汽車、混合動力汽車、航空航天、軍工和科學研究。測功機以水冷為標準設計。個別用戶有油冷式，風冷式。眾高冷源專注設備冷卻系統開發，其中包括液冷板熱阻性能測試系統與平臺，根據新能源電驅恒溫恒壓恒流熱阻測試冷卻水系統（5-65度）、水泵高低溫運行（150至-40℃）、電機測功機水冷系統（5-30℃）等冷卻系統訂制。
 

在工業生產中很多工藝都是通過冷卻水來控制溫度，那么就要需要一個循環散熱降溫制造冷卻水的一個設備。眾高生產的循環水冷卻系統就是一個循環冷卻水機，此機通過壓縮式制冷將循環水降至常溫以下的低溫水。也稱為冷水機、水冷機等。
廣東眾高冷源設備有限公司是一家*研發、生產、銷售工業制冷機及溫濕度控設備的廠商。主要產品分為冷源和空調系列。冷源系列： «水/油/液恒溫機（溫控范圍：-80℃至80℃）；«低溫氣體制冷機（溫控范圍：-30℃至20℃）。空調系列：«高低溫特種工業空調 « 恒溫恒濕/組合式空調機組（溫度15℃至30℃，濕度45%至75%）。定制系列： «根據特定：溫度、壓力、流量、材質、尺寸、環境溫度等要求定制冷源和空調產品。
冷源系列：冷卻水/油/液恒溫循環機，標準型是恒溫范圍5-25度。此機又稱為冷水機，循環水制冷機，油冷卻機。‚在標準機型上眾高又開發低溫型制冷機（鹽水0至負10度）。ƒ超低溫型冷凍機（乙二醇-10至-45℃）根據散熱方式不同又分為風冷式與水冷式。④常溫型冷卻設備（如表冷器，冷卻水塔）溫控范圍5-40度。常溫型冷卻設備是通過自然空氣散熱，將循環冷卻水/油/液的溫度控制在常溫。所以不能算恒溫機，溫度隨著自然環境溫度而變化。⑤低溫氣體制冷機又分為空氣冷卻機、新風機組、氮氣冷卻機等。此機標準型溫控范圍7-25℃。全新風相對濕度可以除濕至40-60%.此機比家用空調溫度低，且具有很強的除濕功能。我們可以定制百葉或管道出風，特種行業的全密閉負壓狀態的循環氣體制冷。眾高同時推出低溫空氣制冷機出風溫度零下15℃。
空調系列：工業空調因為對制冷溫度、環境溫度、濕度要求不同，有別于家用空調。工業特種空調根據制冷低溫要求，又稱低溫空調或冷庫空調。散熱環境溫度高于45度所用的又稱高溫特種空調。‚根據客戶對空氣溫度和濕度同時控制需求，又開發出恒溫恒濕空調機，此機具有制冷，加熱，除濕，加濕四個功能。滿足精密設備的生產環境空間的空氣恒溫恒濕。此機出風溫度15-25℃，相對濕度40%-80%。且溫度濕度可以同時控制。對于凈化車間可以加裝初中校過濾段（此機稱為組合式空調機組）。
其他制冷機：眾高同時開發節能環保產品：如空氣源熱泵、水源熱泵、熱回收機組等。熱泵型機組比普通電加熱節能50%以上；熱回收機組不僅制冷同時回收熱量，其能耗又節省一半。
 
定制系列： «根據特定：溫度、壓力、流量、材質、尺寸、環境溫度等要求定制冷源和空調產品。
 
在經過眾高研發人員的鉆研，以及縮合了調查資料等各方面信息資源后，把眾高系列產品如潮水涌向工業市場，光學設備：3D蓋板熱彎機、光學鍍膜機、中高頻加熱器、MOVCD晶體生長爐等；食品制藥與化工設備：研磨機、反應釜、分散機、粉碎機、涂布機、除濕機攪拌冷卻罐等設備，應用行業產品如：油墨耗材、電池、制藥、食品；印刷行業：印刷機、曝光機、絲印機、UV固化機、冷卻輸送隧道等；傳統行業：橡塑行業設備、電鍍氧化設備、焊接切割設備、激光設備、機床與液壓設備、食品與果漿冷卻等；生產工藝控溫：定型、混合、真空、涂裝、干燥、粉碎、萃取、分離、防腐、空分、潔凈、暖通、工控、儀器冷卻等范圍覆蓋整個工業的生產，且經過眾高研發人員有針對性的對各行業進測試，其效果可以和國外引進的相同設備媲美。
    眾高堅持以人為本、提高質量、完善服務的三項基本原則，積極向上、團結互助、勇于開拓創新的精神，眾高將以精湛的技術為您提供一流的產品與服務。我們本著“您的滿意就是我們的欣慰”的經營理念，永不滿足、精益求精，制造出讓您滿意的“眾高”系列產品。“眾人拾柴火焰高”，眾高同仁愿與您一起攜手眾志成城、步步登高共創美好的明天。
 
 
冷水機是制冷機器，又稱冰水機、冷凍水機、制冷機等。能夠循環制造高低溫、恒溫、恒壓、恒流的循環冷凍水。蒸汽壓縮冷水機組包括四個主要組成部分的蒸汽壓縮式制冷循環（壓縮機，蒸發器，冷凝器，循環泵），這些機器可以實現不同的制冷劑。壓縮式制冷機利用冷媒作為制冷劑，以達到制冷效果很強的親和力。冷水機工作原理如圖所示。

　冷水機在工業應用，冷凍水或其它液體的冷卻泵是通過流程或實驗室設備。工業冷水機是用于控制產品，機制和工廠機械冷卻的各行各業。它們通常用于塑料工業的注塑和吹塑成型，金屬加工切削油，焊接設備，壓鑄 和機加工，化學加工，制藥制定，食品和飲料加工，造紙，水泥加工，真空系統，X射線衍射，電力供應和發電站，分析設備，半導體，壓縮空氣和氣體冷卻。它們還用于冷卻高熱能，如核磁共振成像儀和激光專門的工程項目，并在醫院，賓館和校園。近年隨著我國加入WTO,生產制造業進入了一個黃金時期，同時市場競爭激烈對產品質量的要求亦有較大程度的提高。很多的領域都可能會使用到冷水機，例如在生產過程中，由于機械、模具及工業反應不斷產生熱量，當溫度超過物料之承受程度產品質量就不穩定。塑料容器在生產過程中如不能及時冷卻定型,生產出來的容器將不飽滿,壁厚不均，色澤不明亮，甚至無法成型, 造成產品品質較低。有很多塑膠制品廠，或是需要冷水機將機器用的循環水和循環油冷卻的朋友，在購買工業冷水機的時候，往往不知道用什么類型的冷水機，才能達到自己要求的制冷效果，或是說不知道什么樣的機器更適合自己的生產車間。那么現在，眾高制冷機（ ）告訴大家一些冷水機的選型方法。希望能對朋友們有些幫助。

一、冷水機的分類：
首先，我們要分清楚冷水機的類型：一般冷水機分為水冷和風冷兩種。
風冷冷水機，內含有水箱和水泵，無需冷卻塔散熱。安裝移動方便。但是對環境要求高，首先，因為它是以熱風循環來制冷的，所以，如果安裝車間的通風效果不好的話，會直接影響到冷水機的制冷效果。另外，如果您想把冷水機放在有濕度要求的無塵車間里的話，會在機頂產生大量水蒸氣。
水冷冷水機，分為開放式冷水機，密封式(有的稱為箱型冷水機)和螺桿式冷水機。水冷式冷水機，都要另外加裝冷卻塔和水泵，才能達到較好的冷卻效果。開放式的冷水機，還要另外裝一個水箱，密封式就不必了，因為他自身內置了水箱。開放式一般會安裝在車間外，便于檢修，但因其不夠美觀，所以就產生了密封式的水冷型冷水機。密封式的水冷冷水機是一個箱體結構，安裝方便，使用方便，在美森制冷的客戶群中比較受歡迎。但是如果您對制冷量的要求非常大的話，就建議您選用螺桿式的冷水機了，如果您對冷水機的壓縮機要求達到100HP以上時，我們會建議您用螺桿式冷水機。
二、冷水機的配備：
1、壓縮機；2、泵浦；3、電腦PC板，觸摸式控制，安全方便；4、溫控器：液晶顯示溫控電子板；5、膨脹閥、過濾器；6、內置外覆絕熱材
料的304不銹鋼水箱1個；7、電器
8、安全保護系統
壓縮機延時起動保護        冰水泵過載及指示燈
壓縮機過載保護            馬達反轉保護及指示燈
壓縮機過載保護及指示燈    冷媒不足保護及指示燈
冷媒高壓安全閥            散熱不良保護及指示燈
故障警報蜂鳴器

三、冷水機對塑膠機械的作用：
1、冷水機應用于塑料加工機械成型模具冷卻，能夠大大提高塑料制品表面光潔度，減少塑料制品表面紋痕和內應力，使產品不縮水、不變形，便于塑料制品的脫模，加速產品定型，從而*地提高塑料成型機的生產效率；
2、冷水機應用于數控機床、坐標鏜床、磨床、加工中心、組合機床以及各類精密機床主軸潤滑和液壓系統傳動媒的冷卻，能夠精確地控制油溫，有效地減少機床的熱變形，提高機床的加工精度。
四、冷水機選型溫馨提示：
1、標冷水機溫差為5度，（20度降15度），假如一臺CBE-3ALC的冷水機每小時的標準冷水機流量為0.5個立方。那么您在試用這臺冷水機的時候
不能只看冷水機的流量，還要看您需要的溫度是多少，假如您試用的溫度是從58度降到7度，溫差很大的話，那么就會減少每小時的冷凍水流量，從3.5個立方減到1個多立方。若您要是需要每小時3.5個立方的流量的冷水機，則要選擇更大一些的機型。
2、在試用冷水機的時候，還要看您是直接冷卻，還是間接冷卻。直接冷卻就是把水直接進冷水機，凍水出來直接進行您需要的產品里面冷卻，直接冷卻的效果明顯要好。間接冷卻就相當于把水放在盆子里，在盆子上面在放一個小盆子，小盆子里面放要冷卻的產品，相對來說間接冷卻的效果要差一些。所以，您在選型的時候，要考慮到這方面的。
3、一些用戶使用水池進行冷卻，有以下弊端：
l  水質較差，容易堵塞機器水道，造成更大的損失。
l  浪費水資源，提高用戶成本。
l  天氣過熱的時候，水溫達不到要求，影響產品品質和效率。
冷水機運用于各行業

塑料、塑膠行業用冷水機：塑料加工機械成型模具冷卻，能夠大大提高塑料制品表面光潔度，減少塑料制品表面紋痕和內應力，使產品不縮水、不變形，便于塑料制品的脫模，加速產品定型，從而*地提高塑料成型機的生產效率。
 
    擠出線材及抽粒行業用冷水機：很明顯，水槽是個開放式的容器，所以，我們在選配冷水機時，要注意一點，冷水機的蒸發器，應選用殼管式，不可以選用盤管式的。其原因如下：盤管式冷水機的蒸發器，是一個開放式的水箱，當冷水機停止工作時，泵浦沒有壓力，水槽的水位一般高于冷水機，此時，水槽的水會回流到冷水機的水箱，造成冷水機的水箱溢水。殼管式則不同，其蒸發器是一個閉回路，不會有溢水的問題。
 
    控機床、座標鏜床、磨床、加工中心、組合機床以及各類精密機床用冷水機：應用于數主軸潤滑和液壓系統傳動媒的冷卻，能夠精確地控制油溫，有效地減少機床的熱變形，提高機床的加工精度。提高機械潤滑的效率減少磨損及機械壽命。
 
    電子行業、超聲波清洗行業用冷水機：冷水機冷卻穩定電子元件內部在生產線上的分子結構,提高電子元件的合格率,能降低清洗劑溫度，冷凝氣態清洗劑，有效防止清洗劑的揮發。
 
    真空離子鍍膜行業用冷水機：離化源在初始工作時需加熱啟動，運行時需冷卻，冷卻系統故障將會導致離化源損壞。冷卻水必須用高壓水泵至離化源內的冷卻通道冷卻離化源。
 
    電鍍行業用電鍍冷水機：電鍍液冷卻,使金屬、非金屬分子穩定.冷水機使金屬分子隨著穩定的電流快速貼附上鍍件表面,增加鍍件的密度和平滑,縮短電鍍周期,提高質量,并可有效地回收各類昂貴的化學物質,工業制冷設備同理也適用于真空鍍膜工業。
 
A.直接冷卻：即鍍液直接通過過濾機或是過濾網進入冷凍機的蒸發器進行降溫再回到氧化槽。此冷卻方式的優缺點：冷卻時間短、效果好；缺點就是蒸發器需要做防腐處理（一般采用鈦合金），蒸發器里容易結垢，需定期清洗，否則影響制冷效果和機器運行。B.間接冷卻：氧化槽里鋪置鈦管，冷凍水通過鈦管帶走渡液熱量達到降溫目的；若鋪鈦管不便可添一換熱器（需是鈦合金制成）一邊走冷凍水一邊走鍍液。
    食品工業用冷水機：冷水機用于各類食品加溫后高速冷卻,使之能適用入罐及裝瓶要求,另外還有各類發酵食品需要不同的冷卻溫度以穩定發酵需要,提高發酵產品,保證發酵質量,同樣也使用于制藥業、化學工業制冷設備。
 
    研磨機行業用冷水機：三輥機在研磨過程，由于分子結構發生變化產生溫度，溫度過高影響原料的質量，生產效率，對設備磨損嚴重。運用冷水機循環冷卻控制溫度，可以大大提高生產量，減少設備的損壞。***重要的