本文要點
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現代電動汽車中最常見的(de)兩種電池是锂離子電池和(hé)锂聚合物(wù)電池。 |
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過熱(rè)是加速電池老化(huà)的(de)罪魁禍首之一。 |
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電動汽車的(de)電池冷(lěng)卻系統可(kě)以調節電池組的(de)溫度。 |
傳統車輛以内燃機爲基礎，靠消耗燃油驅動行駛。因此進口石油在國家經濟中占了(le)很大(dà)比重。相比之下(xià)，以電力爲能源的(de)電動汽車不僅能支持經濟發展，還(hái)能保障國家的(de)能源安全。随著(zhe)電動汽車的(de)普及，了(le)解電動汽車的(de)功能，尤其是了(le)解電池系統的(de)工作原理(lǐ)十分(fēn)重要。
電動汽車的(de)行駛依賴可(kě)充電的(de)電池。在爲電動機提供電力的(de)同時(shí)，電池會發熱(rè)，需要通(tōng)過熱(rè)管理(lǐ)系統進行散熱(rè)。電動汽車的(de)電池冷(lěng)卻系統可(kě)以調節電池和(hé)其他(tā)電子系統的(de)溫度。那麽，電動汽車的(de)工作原理(lǐ)是什(shén)麽？電池的(de)冷(lěng)卻方式有哪些？
電動汽車的(de)工作原理(lǐ)
電動汽車是未來(lái)的(de)出行方式。與傳統汽車相比，電動汽車的(de)駕駛體驗更好，具有出色的(de)扭矩、功率、速度和(hé)加速性能。除此之外，電動汽車還(hái)有其他(tā)優勢，如零油耗、環保、維護需求小、高(gāo)效和(hé)可(kě)靠性強。
這(zhè)些優勢得(de)益于其工作原理(lǐ)：電能轉換驅動機械運動。這(zhè)需要電池、充電器和(hé)電機的(de)彼此配合：可(kě)充電電池爲電動汽車提供電能，然後電機根據需要轉化(huà)成驅動力。電池的(de)電量用(yòng)盡後，電動汽車就會寸步難行。爲了(le)确保電動汽車的(de)可(kě)靠行駛，電池非常關鍵。那麽，常見的(de)電池類型有哪幾種？
常見的(de)電動汽車電池類型
電動汽車依賴各種類型的(de)可(kě)充電電池。锂離子電池和(hé)锂聚合物(wù)電池是現代電動汽車中最常見的(de)兩種。相比于自身的(de)重量，二者的(de)能源密度很高(gāo)。除此之外，鎳氫電池也(yě)用(yòng)于混合動力電動汽車，鉛酸電池則用(yòng)于電動汽車的(de)輔助供電。
電池溫度過熱(rè)的(de)不利影(yǐng)響
過熱(rè)是加速電池老化(huà)的(de)罪魁禍首之一。發熱(rè)會讓電池難以工作，時(shí)間一長(cháng)，電池性能會不斷下(xià)降。直流快(kuài)充不利于電池壽命，因爲快(kuài)充電流會導緻電池溫度升高(gāo)。
電池溫度高(gāo)會導緻電池液蒸發，損壞電池的(de)内部結構，造成不可(kě)逆的(de)傷害。在最佳溫度下(xià)，放電功率可(kě)用(yòng)性、再生制動充電和(hé)電池健康都處于最佳狀态。而随著(zhe)溫度升高(gāo)，電池壽命、電動汽車駕駛性能和(hé)經濟性都會降低。因此，電池冷(lěng)卻系統在電動汽車中的(de)作用(yòng)不容小觑。
電動汽車中的(de)電池液冷(lěng)系統
電動汽車的(de)電池冷(lěng)卻系統可(kě)以調節電池的(de)溫度
電池冷(lěng)卻系統可(kě)以調節電池組的(de)溫度，這(zhè)是因爲電動汽車使用(yòng)含有乙二醇等液體冷(lěng)卻劑的(de)冷(lěng)卻回路。其中，電動泵會讓冷(lěng)卻液在電池内循環流動，散熱(rè)器則将熱(rè)量釋放到周圍環境中。
電動汽車的(de)電池冷(lěng)卻系統可(kě)分(fēn)爲兩種：被動液體冷(lěng)卻系統和(hé)主動液體冷(lěng)卻系統。
被動液體冷(lěng)卻系統
在被動液冷(lěng)系統中，冷(lěng)卻功率取決于環境溫度和(hé)電池溫度之間的(de)溫差。在散熱(rè)器後面連接風扇，可(kě)以提高(gāo)冷(lěng)卻性能。
主動液體冷(lěng)卻系統
當環境溫度高(gāo)于電池溫度或二者的(de)溫差太小時(shí)，主動式液冷(lěng)系統就會發揮作用(yòng)。主動液冷(lěng)系統由兩個(gè)回路組成。其主回路與被動液冷(lěng)系統類似。二級回路則位于空調回路中，由兩個(gè)熱(rè)交換器組成，分(fēn)别用(yòng)作蒸發器和(hé)冷(lěng)凝器。
要确保電力驅動的(de)可(kě)靠性，電動汽車電池冷(lěng)卻系統的(de)快(kuài)速反應至關重要。爲此，需要對(duì)電池的(de)熱(rè)管理(lǐ)系統進行準确、可(kě)靠的(de)仿真分(fēn)析，以便在設計早期識别問題，減少産品落地時(shí)的(de)潛在風險。
随著(zhe)電動汽車的(de)行業發展進入快(kuài)車道，新能源汽車的(de) PCB 用(yòng)量可(kě)達傳統汽車數倍，毫無疑問，其電子成本占整車比重上升。爲了(le)更高(gāo)的(de)性能和(hé)能效，産品的(de)功率級必須能夠管理(lǐ)較大(dà)的(de)電流，同時(shí)滿足嚴格的(de)電能耗散和(hé)尺寸要求。因此，設計人(rén)員(yuán)面臨著(zhe)更加複雜(zá)的(de)電池熱(rè)管理(lǐ)挑戰。但目前，許多(duō)熱(rè)效應分(fēn)析方式難以準确、可(kě)靠、綜合地仿真其對(duì)電子的(de)影(yǐng)響，例如電流過于集中等問題常被忽視，此時(shí)電熱(rè)協同仿真分(fēn)析是最佳解決方案。
Cadence Celsius Thermal Solver 是第一種專爲電氣與機械工程師設計的(de)熱(rè)分(fēn)析技術。電氣工程師可(kě)以擴展電源完整性分(fēn)析，包括快(kuài)速、準确和(hé)易于使用(yòng)的(de)熱(rè)仿真；而機械工程師可(kě)以擴展現有的(de)熱(rè)分(fēn)析方法，包括因電熱(rè)相互作用(yòng)産生的(de)真實熱(rè)源。
Celsius Thermal Solver 環境支持各個(gè)方面的(de)熱(rè)分(fēn)析，可(kě)以快(kuài)速準确地識别 IC 封裝、PCB 和(hé)電子系統中的(de)熱(rè)問題。它采用(yòng)創新的(de)大(dà)規模并行求解器技術，仿真速度比傳統熱(rè)仿真器最高(gāo)可(kě)快(kuài) 10 倍，同時(shí)顯著減少内存使用(yòng)。它還(hái)整合了(le)有限元分(fēn)析 (FEA) 和(hé)計算(suàn)流體力學 (CFD)；利用(yòng) FEA 來(lái)處理(lǐ)傳導，利用(yòng) CFD 來(lái)處理(lǐ)對(duì)流和(hé)氣流。
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