电池包热管理到底是什么,它的意义是什么?
电池热管理就是给电池包配个「空调」,以实现如下功能:
- 散热:温度过高时,电池会折寿(容量衰减),暴毙(热失控)风险增加。因此,温度过高时,就需要散热。
- 加热:温度过低时,电池会折寿(容量衰减)、衰弱(性能衰减),若此时充电还会埋下暴毙隐患(析锂导致的内短路存在引发热失控的风险)。因此,温度过低时,就需要加热(或保温)。
- 温度一致性:我还记得90年代的早期空调,启动起来就一阵冷风猛吹,吹完就歇一会。而如今的空调,大多具备了变频与环绕吹风功能,目的就是为了保持温度在时间与空间两个维度上的一致性。类似地,动力电池也需要尽可能降低温度在空间上的差异性。
以上就是「通俗易懂」地说一说了。那么「展开讲讲」呢?「展开讲讲」就很复杂了,咱们挑重点说一下。
[威武]散热与温度一致性
从原理上讲,电池包那么大坨的扁平金属体,工作时放电倍率也不高,自身产热是相当少的,要想把整个电池包弄成过热状态,也是很困难的。那么,散热是指什么问题呢?
凯迪拉克 Lyriq电池马【图1】
电芯Cell组成了模组Module,模组Module组成了电池包Pack。整个电池包的平均温度不高,但难保某个电芯的温度略高于平均。【图2】
这就涉及到「不患寡而患不均」的问题了,一个社会中穷人太穷、富人太富,就可能带来动荡变革。然而,电池包里的个别电芯只是「略」高于平均啊,也会出问题吗?
个别电芯温度高一点没关系,成不了气候,时间长了就被周边电芯给「冰」回来了。关键问题是,温度一高,电芯里会产生副反应;这些副反应大多是放热的,然后导致温度更高。
【图3】温度高 → 副反应 → 温度更高 → 新的副反应 → 温度更高 …… 链式反应到达某个临界点之前,还可以称为是「热堆积」;到达临界点之后,形势就无法逆转,就成了「热失控」了。
【图4】个别电芯的热失控放出大量热,把周围的电芯也加热到临界温度,后果可想而知 —— 因此,我们看到的电动汽车惨烈的电池事故,几乎都是「千里之堤溃于蝼蚁」的故事。
所以说,从电池包的整体来说,散热就不太需要关心的事情,但我们需要防止局部过热。具体来说,要防止某个电芯过热,甚至更细一些,防止电芯的某个部位过热。
【图5】比如说,通用汽车还给单节电芯设计过一种「毛细血管」散热,保证单体电芯的局部也不过热,这是相当黑科技的,甚至有点过了。
散热的主要任务不是防止整体过热,而是防止局部过热。这思路就和温度一致性问题相似了,所以我就将两个问题放在一起讨论了。
保证电池温度一致性,还是挺难的。 因为外界环境忽冷忽热,导热流体的线路也是固定的,这就造成了电芯间的温度像琴弦一样此起彼伏:【图6】
要解决这个问题,思路有两个。
思路一是设计合理的流道。举一个简单的设计迭代例子:【图7】
- 图(a)是最简单的设计,冷却载体(风冷为空气、液冷为水或冷却液)从左向右流动,这会带来一个问题:右侧的冷却液温度较高,散热效果较差,最右侧单体电池的温度就会显著高于最左侧。
- 图(b)进行了一些改良,楔形流道使得右侧的冷却载体流速加快,对冲了冷却液温度较高的因素,从而使得效果好于图(a)。问题是电池包内部是寸土寸金,楔形的角度不可能设计得很大,所以这种设计的效果也不会比图(a)好太多。
- 图(c)是设计了一个往复流道,冷却液周期性地改变流向,从而削弱了一半的温度差异。然而,这种方案也有代价,如果是风冷可以使用风扇交替吹风来实现,但如果是液冷,在工程上就很难实现。
以上只是简单例子,实际情况就要利用流体力学、传热学仿真与工程实践,做成结果就是特斯拉这样子的:【图8】
思路二是使用导热效率更高的冷媒。晚秋时节穿个单衣,走在路上还可以忍;但跳到10来度的游泳池里,一般人抗不过10分钟,为什么? 因为水冷比风冷效率更高。【图9】
行业里,一开始风冷与水冷都有,现在以水冷为主了。
[威武]加热
散热,防的是局部过热。加热有所不同,它防的是电池包整体太冷,讲究的就是一个「大力出奇迹」的问题。
已经是大力出奇迹了,就要实打实地产生相应的热量,来不得半点虚的。尽管如此,也是有不同技术路线的。【图10】
- 第一种就是PTC加热,1度电能转换成1度热能;
- 第二种是热泵空调,1度电大概能转换成2度热能。
- 第三种是电机余热利用。咱们都说电机比发动机强,就是因为效率高;不幸的是,电机效率越高,余热就越少…… 就说余热利用,涉及到管道泵阀的设计,不同车企的水平差异还是很大的。【图11】
第四种就是加装柴油制暖器,既能给座舱制暖也能给电池制暖。这属于作弊一般的土方法了,但很有效。好处是,你可以开一个电动汽车,名正言顺地去加油站加柴油了!
#微博新知博主##车圈新星驾到#
电池热管理就是给电池包配个「空调」,以实现如下功能:
- 散热:温度过高时,电池会折寿(容量衰减),暴毙(热失控)风险增加。因此,温度过高时,就需要散热。
- 加热:温度过低时,电池会折寿(容量衰减)、衰弱(性能衰减),若此时充电还会埋下暴毙隐患(析锂导致的内短路存在引发热失控的风险)。因此,温度过低时,就需要加热(或保温)。
- 温度一致性:我还记得90年代的早期空调,启动起来就一阵冷风猛吹,吹完就歇一会。而如今的空调,大多具备了变频与环绕吹风功能,目的就是为了保持温度在时间与空间两个维度上的一致性。类似地,动力电池也需要尽可能降低温度在空间上的差异性。
以上就是「通俗易懂」地说一说了。那么「展开讲讲」呢?「展开讲讲」就很复杂了,咱们挑重点说一下。
[威武]散热与温度一致性
从原理上讲,电池包那么大坨的扁平金属体,工作时放电倍率也不高,自身产热是相当少的,要想把整个电池包弄成过热状态,也是很困难的。那么,散热是指什么问题呢?
凯迪拉克 Lyriq电池马【图1】
电芯Cell组成了模组Module,模组Module组成了电池包Pack。整个电池包的平均温度不高,但难保某个电芯的温度略高于平均。【图2】
这就涉及到「不患寡而患不均」的问题了,一个社会中穷人太穷、富人太富,就可能带来动荡变革。然而,电池包里的个别电芯只是「略」高于平均啊,也会出问题吗?
个别电芯温度高一点没关系,成不了气候,时间长了就被周边电芯给「冰」回来了。关键问题是,温度一高,电芯里会产生副反应;这些副反应大多是放热的,然后导致温度更高。
【图3】温度高 → 副反应 → 温度更高 → 新的副反应 → 温度更高 …… 链式反应到达某个临界点之前,还可以称为是「热堆积」;到达临界点之后,形势就无法逆转,就成了「热失控」了。
【图4】个别电芯的热失控放出大量热,把周围的电芯也加热到临界温度,后果可想而知 —— 因此,我们看到的电动汽车惨烈的电池事故,几乎都是「千里之堤溃于蝼蚁」的故事。
所以说,从电池包的整体来说,散热就不太需要关心的事情,但我们需要防止局部过热。具体来说,要防止某个电芯过热,甚至更细一些,防止电芯的某个部位过热。
【图5】比如说,通用汽车还给单节电芯设计过一种「毛细血管」散热,保证单体电芯的局部也不过热,这是相当黑科技的,甚至有点过了。
散热的主要任务不是防止整体过热,而是防止局部过热。这思路就和温度一致性问题相似了,所以我就将两个问题放在一起讨论了。
保证电池温度一致性,还是挺难的。 因为外界环境忽冷忽热,导热流体的线路也是固定的,这就造成了电芯间的温度像琴弦一样此起彼伏:【图6】
要解决这个问题,思路有两个。
思路一是设计合理的流道。举一个简单的设计迭代例子:【图7】
- 图(a)是最简单的设计,冷却载体(风冷为空气、液冷为水或冷却液)从左向右流动,这会带来一个问题:右侧的冷却液温度较高,散热效果较差,最右侧单体电池的温度就会显著高于最左侧。
- 图(b)进行了一些改良,楔形流道使得右侧的冷却载体流速加快,对冲了冷却液温度较高的因素,从而使得效果好于图(a)。问题是电池包内部是寸土寸金,楔形的角度不可能设计得很大,所以这种设计的效果也不会比图(a)好太多。
- 图(c)是设计了一个往复流道,冷却液周期性地改变流向,从而削弱了一半的温度差异。然而,这种方案也有代价,如果是风冷可以使用风扇交替吹风来实现,但如果是液冷,在工程上就很难实现。
以上只是简单例子,实际情况就要利用流体力学、传热学仿真与工程实践,做成结果就是特斯拉这样子的:【图8】
思路二是使用导热效率更高的冷媒。晚秋时节穿个单衣,走在路上还可以忍;但跳到10来度的游泳池里,一般人抗不过10分钟,为什么? 因为水冷比风冷效率更高。【图9】
行业里,一开始风冷与水冷都有,现在以水冷为主了。
[威武]加热
散热,防的是局部过热。加热有所不同,它防的是电池包整体太冷,讲究的就是一个「大力出奇迹」的问题。
已经是大力出奇迹了,就要实打实地产生相应的热量,来不得半点虚的。尽管如此,也是有不同技术路线的。【图10】
- 第一种就是PTC加热,1度电能转换成1度热能;
- 第二种是热泵空调,1度电大概能转换成2度热能。
- 第三种是电机余热利用。咱们都说电机比发动机强,就是因为效率高;不幸的是,电机效率越高,余热就越少…… 就说余热利用,涉及到管道泵阀的设计,不同车企的水平差异还是很大的。【图11】
第四种就是加装柴油制暖器,既能给座舱制暖也能给电池制暖。这属于作弊一般的土方法了,但很有效。好处是,你可以开一个电动汽车,名正言顺地去加油站加柴油了!
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天竺山鸳鸯溪
溯溪指路:自驾或地铁到天竺山森林公园西门停车场。可以入园后坐接驳车10元/人,到“四季花谷”站下车,往“鸳鸯溪”和动物乐园方向走即可到达。也可以从西门徒步上去,徒步约15-20分钟。
天竺山另一个门是东门,东门入园后没有接驳车到鸳鸯溪。要去溯溪记得走西门。
西门进去有个很大的卡丁车场。野好社区营地也在西门附近。
溪水很冰!夏天来可以带颗大西瓜记得带换洗衣物、涂防晒、喷驱蚊水。
鸳鸯溪的周边配套活动很发达。有一个动物乐园,有孔雀、鸵鸟、鹦鹉等等,可以近距离喂食。
水枪和捞网在旁边小卖部有卖,也有简单的食物。溪水旁边的山坡可以铺野餐垫,玩累了上来吃点东西。
今天的水枪是文森大哥阔气地用自己挣来的钱给姐弟俩买的,丝毫不带一丝犹豫(但却省着没给自己买,也太可爱了吧哈哈哈哈哈)
捞网其实捞不到任何东西,没有一条鱼[笑cry][笑cry]
山里天气阴晴不定,后来突然雷声大作,大家赶紧收拾东西溜了,结果最后也没下雨。
#不负好春光##春游记##人间种草机# https://t.cn/z8ADcDr
溯溪指路:自驾或地铁到天竺山森林公园西门停车场。可以入园后坐接驳车10元/人,到“四季花谷”站下车,往“鸳鸯溪”和动物乐园方向走即可到达。也可以从西门徒步上去,徒步约15-20分钟。
天竺山另一个门是东门,东门入园后没有接驳车到鸳鸯溪。要去溯溪记得走西门。
西门进去有个很大的卡丁车场。野好社区营地也在西门附近。
溪水很冰!夏天来可以带颗大西瓜记得带换洗衣物、涂防晒、喷驱蚊水。
鸳鸯溪的周边配套活动很发达。有一个动物乐园,有孔雀、鸵鸟、鹦鹉等等,可以近距离喂食。
水枪和捞网在旁边小卖部有卖,也有简单的食物。溪水旁边的山坡可以铺野餐垫,玩累了上来吃点东西。
今天的水枪是文森大哥阔气地用自己挣来的钱给姐弟俩买的,丝毫不带一丝犹豫(但却省着没给自己买,也太可爱了吧哈哈哈哈哈)
捞网其实捞不到任何东西,没有一条鱼[笑cry][笑cry]
山里天气阴晴不定,后来突然雷声大作,大家赶紧收拾东西溜了,结果最后也没下雨。
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今晚因为城乡规划的设计作业太难导致我根本无从下手在学校连个能一起吃饭的人都没有我又重新陷入了很丧的状态,这是我的错,纯纯是我的懒和惰性。
晚上又把抖音下下来了,短暂地沉迷于一定的信息快乐以后觉得没劲,于是扒起来看自己一直以来回忆里的童话-安徒生童话之雪女王
在平板的微信读书里搜索居然有这本书(内心狂喜),然后找到了雪女王的篇章,我记得上一次看这篇童话是在我十一岁那年,五年级那年,但是当时看过直到现在我脑子里都有很深的印象,如今重温,发现其中有许多深刻的哲理化童话,我想我就是那个眼里进了魔鬼镜子碎片的人,我要努力去融化心中这块冰。
还看了当时印象深刻的红舞鞋,也是十年前看的童话,印象里这个故事是惨烈的,小女孩一直穿着红舞鞋在布满荆棘的旷野中不停地跳舞,不停地跳舞,哪怕浑身鲜血直流,如今重看一遍看来,红舞鞋表征的是人类的虚荣心吧,为了漂亮为了受到关注,放弃信仰背弃道德,最终却被自己的虚荣所吞噬,被其控制失去自我最终付出惨烈的代价。真是具有极强的表征意义啊,我好像许久都没有看过这么好的暗喻文章了,只能说经典之所以流传不是没有道理的。
看完这两篇童话以后感觉心情轻松了许多也轻松了许多,许多年前我爱看的故事如今我依然喜爱。
与此同时我感受到了自己上大学非常不好的变化,我现在关于这个世界似乎很少有自己的思考了,不再像高中一样思维活跃。上大学我成长更多的是在为人处世方面,知识方面选错了专业几乎没有学到什么思想层面的东西。为什么这么讲呢,因为我发现我现在随便看一些东西都会觉得受益颇深,放在从前我是不会觉得安徒生的童话这么优秀的,因为我觉得这些比喻很正常我也可以大致想到,而现在确实感觉我已经完全地背离了。人越长大会变得越现实,选择权会越来越少,要想从命运手中赢得主动权,就必须放弃和付出许多东西。而我又天生属于万熟蠢笨的类型,哈哈太无奈了。
警惕手机和各种大数据的侵扰,这些东西已经打乱我的生命了。
晚上又把抖音下下来了,短暂地沉迷于一定的信息快乐以后觉得没劲,于是扒起来看自己一直以来回忆里的童话-安徒生童话之雪女王
在平板的微信读书里搜索居然有这本书(内心狂喜),然后找到了雪女王的篇章,我记得上一次看这篇童话是在我十一岁那年,五年级那年,但是当时看过直到现在我脑子里都有很深的印象,如今重温,发现其中有许多深刻的哲理化童话,我想我就是那个眼里进了魔鬼镜子碎片的人,我要努力去融化心中这块冰。
还看了当时印象深刻的红舞鞋,也是十年前看的童话,印象里这个故事是惨烈的,小女孩一直穿着红舞鞋在布满荆棘的旷野中不停地跳舞,不停地跳舞,哪怕浑身鲜血直流,如今重看一遍看来,红舞鞋表征的是人类的虚荣心吧,为了漂亮为了受到关注,放弃信仰背弃道德,最终却被自己的虚荣所吞噬,被其控制失去自我最终付出惨烈的代价。真是具有极强的表征意义啊,我好像许久都没有看过这么好的暗喻文章了,只能说经典之所以流传不是没有道理的。
看完这两篇童话以后感觉心情轻松了许多也轻松了许多,许多年前我爱看的故事如今我依然喜爱。
与此同时我感受到了自己上大学非常不好的变化,我现在关于这个世界似乎很少有自己的思考了,不再像高中一样思维活跃。上大学我成长更多的是在为人处世方面,知识方面选错了专业几乎没有学到什么思想层面的东西。为什么这么讲呢,因为我发现我现在随便看一些东西都会觉得受益颇深,放在从前我是不会觉得安徒生的童话这么优秀的,因为我觉得这些比喻很正常我也可以大致想到,而现在确实感觉我已经完全地背离了。人越长大会变得越现实,选择权会越来越少,要想从命运手中赢得主动权,就必须放弃和付出许多东西。而我又天生属于万熟蠢笨的类型,哈哈太无奈了。
警惕手机和各种大数据的侵扰,这些东西已经打乱我的生命了。
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