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電池管理系統對電動汽車的重要性
電池管理系統對電動汽車的至關重要性
電池的熱有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。首要任務是,鋰離子電池的溫度水平同時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)對電池實行充電,則可能引發瞬間的電壓過充現象,引起內部析鋰并進而引發短路。其次,鋰離子電池的熱有關問題同時影響電池的安全系數。生產制造環節的缺陷或使用流程中的不當操作等可能引起電池局部過熱,并進而導致連鎖放熱反應,最終引起冒煙、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。除此之外,鋰離子電池的工作或存放溫度影響其使用周期。電池的適宜溫度約在10~30°C之間,太高或過低的溫度基本都將導致電池壽命的較快衰減。動力電池的大型化使其表層積與體積之比相比減小,電池內部熱量不易散出,更可能出現內部溫度不均、局部溫升太高等問題,那么就會進一步加速電池衰減,減少電池壽命,添加用戶的總具有成本。
電池熱管理系統是應對電池的熱有關問題,保障動力電池使用性能、安全系數和壽命的關鍵技術之一。熱管理系統的主要功能包含:1)在電池溫度較高時實行有效果散熱,避免造成熱失控事故;2)在電池溫度較低時實行預熱,提高電池溫度,確保低溫下的充電、放電性能和安全系數;3)減小電池組內的溫度差異,抑制局部熱區的形成,避免高溫位置處電池過快衰減,下降電池組整體壽命。
Tesla Motors公司的Roadster純電動汽車使用了液冷式電池熱管理系統。車載電池組由6831節18650型鋰離子電池組成,其中每69節并聯為一組(brick),在將9組串聯為一層(sheet),最后串聯堆疊11層構成。電池熱管理系統的防凍液為50%水與50%乙二醇混合物。
通過熱管理系統,Roadster電池組內各單體電池的溫度差異調節在±2°C內。2013年6月的一份報告顯示,在駕駛10萬英里后,Roadster電池組的容量仍能維持在初始容量的80%~85%,并且容量衰減只與駕駛行程數顯著有關,而與環境溫度、車齡聯系不顯著。上述結果的取得依賴電池熱管理系統的有力支撐。

