热管理系统主要是对电池的热相关问题做管理,包括:电池的散热、预热和温度均衡。
(1)散热:在电池温度较高时进行有效散热,防止产生热失控事故。
(2)预热:在电池温度较低时进行预热,提升电池温度,确保低温下的充电、放电性能和安全性。
(3)温度均衡:减小电池组内的温度差异,抑制局部热区的形成,防止高温位置处电池过快衰减,以提高电池组整体寿命。
而热管理系统的所依赖的就是风冷和液冷模式,那么,二者究竟有何区别呢?
区别一:散热原理不同
风冷是依赖空气流动来带走热量,使设备表面温度降低,其散热效果会受环境温度、空气流通等因素影响。风冷要求设备的元件器之间要有一定的间隙作为风道,因此风冷散热的设备往往体积会比较大;另外由于留有风道,且需要与外界的空气做热交换,因此结构上往往做不到比较高的防护等级。液冷是通过液体循环来降低设备内部温度,要求发热的设备元件需要与散热板有良好的接触,以及散热的器件至少有一面是平整的、规则的;液冷控温的热交换最终是通过液冷机来将热量散失到外界,由于设备本身即带有液体,因此液冷散热的设备可以做到比较高的防护等级。
区别二:适用场景不同
风冷广泛应用于各种规模和类型的储能系统,特别是在室外环境中有更好的适用性。是目前最广泛采用的一种冷却技术,如应用于工业制冷、通信基站、数据中心、温控场景等,其技术成熟度和可靠性已经得到了广泛验证,尤其在中低功率场景下,风冷仍占据主流地位。液冷则更适用于大规模、高能量密度的储能项目。在电池包能量密度高、充放电速度快、环境温度变化大的场合,液冷的优势尤为明显。
区别三:散热效果不同
风冷的散热效果容易受到外部环境的影响,如环境温度、空气流程等,因此对高功率设备的散热需求可能无法满足。而液冷与电池接触壁之间的热交换系数相对较大,散热的速度更快。
区别四:设计的复杂程度
风冷系统的主要设备包括空调、风道及模组风扇等,设计相对简单直观,核心在于空调和风道的配置,以实现有效的热量交换。相对来说,液冷的设计则更为复杂,会涉及到液体循环系统的整体布局、泵的选择、冷却液的循环以及系统的长期维护等多个方面。
区别五:成本及维护不同
风冷的前期投入成本较低且维护简单。但由于防护等级做不到IP65以上,可能会导致设备内积尘,需要定期清理,会增加维护成本。液冷前期投入成本较高且需要维护液体循环系统,冷却液由于具有挥发性,需要定期检测加液。总体相比而言,风冷成本仍低于液冷。
区别六:运行功耗不同
二者的功耗组成不同,风冷主要包括空调和电气仓风扇的功耗;液冷主要是液冷机组和电气仓风扇的功耗。如若在相同条件下,为了维持相同温度,风冷的功耗通常要低于液冷。
区别七:设备体积不同
风冷由于需要安装风扇和散热器,可能会占用更多的空间。相对来说,液冷的散热器体积较小,可以更紧凑地设计,因此对空间的需求较为灵活,能有效节省空间。
常规直流充电枪在运作时,其电流通常被限制在250A以下,以保证充电过程的稳定性和安全性。然而,随着超级快充技术的发展,充电枪所承受的电流已能高达500A左右,这极大地提升了充电效率,但同时也带来了显著的挑战——热效应的显著增加,这主要是通过风冷和液冷两种方式。
在高压快充技术日益普及的大背景下,风冷和液冷两种散热方式各有其特点。
风冷技术,依赖于风冷模块与自然冷却枪线,通过空气的热交换来降低温度。然而,面对大电流快充带来的高发热量,如果继续沿用风冷方式,就必须采用更粗的铜线以增加散热面积。这不仅会增加制造成本,而且会使充电枪线重量增加,不仅使用不便,还可能因重量过大而带来安全隐患。此外,风冷方式的一个显著局限是它无法直接对线缆的线芯进行有效冷却。
液冷技术,则展现出了明显的优势。它采用液冷模块与液冷枪线相结合,通过冷却液(如乙二醇、油等)流经液冷线缆,直接带走线缆产生的热量。这种方式不仅散热效率高,能实现小截面线缆通载大电流且保持低升温,大大提高了充电的安全性。而且,由于线缆线径更细,重量也随之减轻,不仅使用更加便捷,还降低了因重量过大而带来的安全隐患。此外,液冷系统由于没有风扇等转动部件,因此噪音也较小,进一步提升了用户的使用体验。