研究和开发工作,以解决由EV的电池快速充电器产生的噪音过大的问题,导致了热管理,散热性好,减少火灾危险的进步。D2H先进技术,总部位于英国的专业工程公司,发现在车辆的快速充电周期发生的噪音。它是由用于冷却剂高的泵送功率要求,以消散电池热必不可少引起的。它的OEM客户满意,D2H直接转移其研究重点的系列生产锂离子电池的热需求。

在EV电池中,热堆积可导致加速降解甚至热失控。这种问题可能发生在更大的范围内,更快的充电变得更加令人说服公众,即电力,而不是天然气或柴油,是个人运输的未来能源。D2H - 谁的客户包括麦克拉伦,雪佛兰赛车和公式电子师 - 正在与特种化学公司克罗达合作,解决这些挑战。

D2H对2019年的EV噪声问题的研究工作,汽车制造商联系公司要求对问题的最终原因进行了联系。用于物理测试的32个电池电池模块,并经受各种潜在的冷却解决方案,包括沉浸式和冷板技术。结果通过物理和计算流体动力学(CFD)技术相关。

一个重要溢百利

浸没系统内的电介质Croda的流体的使用被确定为应答,需要减小泵功率,特别是在快速充电的情况。“整个电池浸渍于不导电的冷却剂,”克里斯赫伯特,D2H工程主管说明。“这通过较低的峰值单元温度带来显著益处,从而实现更高的C-率[速率对电池进行充电/再充电]和降低的温度梯度的每个小区内,从而导致较长的包的寿命。”

但是,礼物,因为它否定了使用水 - 乙二醇,以其高比热容是一个挑战。介电流体能够勉强达到一半,赫伯特解释的,从而导致整个电池更大的温度梯度从入口到出口。然而,支付给电池内部和冷却液流路仔细注意 - 与禾大开发的低粘度,低密度流体结合 - “我们已经能够缓解这种同时仍然保持低泵浦功率,”赫伯特说。

D2H和克罗达正在一起工作,从冷板冷却移动到更有效的浸泡冷却。(D2H)

D2H发现穿过包的热传递是更为有效的使用具有Croda的流体身临其境方法。“我们证实,它具有缓解热管理挑战的潜力,指出:”赫伯特。“一个重要的额外好处是低粘度流体介质的闪点高,导致火灾风险进一步降低的可能性。”

D2H的研究通过快速充电周期既涉及电池性能和寿命产生的热量。禾大公司在工作中的作用被认为是至关重要的,引进了“小说”身临其境的流体。“鉴于浸泡冷却,发展将继续带来的好处,”赫伯特说。“火灾危险降低为电池工作温度更低。这浸泡降低点火的机会。和热量是电池老化和性能落客的主要原因“。

包装中的途径

加州大学的研究人员的一份报告,Hebert引用的Riverside发现,这种循环的高温和抵抗可能损坏电池,导致磨损加速和极端情况,火灾风险。研究人员发现,在40次快速充电后,电池的原始容量约为60%。

通常认为,对于汽车应用,锂离子电池需要更换一次容量低于80%的容量 - 仅在25个快速​​充电循环之后达到的水平。报告说明,此时,电极的风险增加,电解质暴露在空气中,增加了火灾或爆炸的风险,特别是在60°C及以上的温度下。

流动冷却剂围绕电池单元。D2H内置物理试验的32电池模块。(D2H)

尽管涉及短时间,但D2H不仅考虑完全的冷却性能。每次EV的可信度都取决于成功的包装,以及性能和充电时间。Hebert注意到沉浸式冷却可以容纳进一步的好处:“浸没设计与冷却板分配并且因此更紧凑,这可能会产生更大的空间致力于实际细胞的机会。”

虽然沉浸在它的脸上看起来像一个较重的选择,D2H的研究表明,仔细设计电池组内的通路的设计应使廊道尺寸变为较小的廊道尺寸,而不会阻碍流动,导致冷却剂体积和重量降低。

“增强热管理,特别是在速度循环期间的热量耗散,有可能在未来的迭代中实现更大的功率密度,范围和生命 - 以及减少的火灾风险,”Hebert断言。“需要扩展到这一领域,并且我们的实验与克罗达一起进行。”

这篇文章的作者斯图尔特·伯奇,欧洲编辑,SAE汽车工程。有关D2H,更多信息请访问这里


电池技术杂志

本文首先出现在9月,2021年问题电池技术杂志。

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