本文要点
 |
现代电动汽车中最常见的两种电池是锂离子电池和锂聚合物电池。 |
|---|---|
|
过热是加速电池老化的罪魁祸首之一。 |
|
电动汽车的电池冷却系统可以调节电池组的温度。 |
传统车辆以内燃机为基础，靠消耗燃油驱动行驶。因此进口石油在国家经济中占了很大比重。相比之下，以电力为能源的电动汽车不仅能支持经济发展，还能保障国家的能源安全。随着电动汽车的普及，了解电动汽车的功能，尤其是了解电池系统的工作原理十分重要。
电动汽车的行驶依赖可充电的电池。在为电动机提供电力的同时，电池会发热，需要通过热管理系统进行散热。电动汽车的电池冷却系统可以调节电池和其他电子系统的温度。那么，电动汽车的工作原理是什么？电池的冷却方式有哪些？
电动汽车的工作原理
电动汽车是未来的出行方式。与传统汽车相比，电动汽车的驾驶体验更好，具有出色的扭矩、功率、速度和加速性能。除此之外，电动汽车还有其他优势，如零油耗、环保、维护需求小、高效和可靠性强。
这些优势得益于其工作原理：电能转换驱动机械运动。这需要电池、充电器和电机的彼此配合：可充电电池为电动汽车提供电能，然后电机根据需要转化成驱动力。电池的电量用尽后，电动汽车就会寸步难行。为了确保电动汽车的可靠行驶，电池非常关键。那么，常见的电池类型有哪几种？
常见的电动汽车电池类型
电动汽车依赖各种类型的可充电电池。锂离子电池和锂聚合物电池是现代电动汽车中最常见的两种。相比于自身的重量，二者的能源密度很高。除此之外，镍氢电池也用于混合动力电动汽车，铅酸电池则用于电动汽车的辅助供电。
电池温度过热的不利影响
过热是加速电池老化的罪魁祸首之一。发热会让电池难以工作，时间一长，电池性能会不断下降。直流快充不利于电池寿命，因为快充电流会导致电池温度升高。
电池温度高会导致电池液蒸发，损坏电池的内部结构，造成不可逆的伤害。在最佳温度下，放电功率可用性、再生制动充电和电池健康都处于最佳状态。而随着温度升高，电池寿命、电动汽车驾驶性能和经济性都会降低。因此，电池冷却系统在电动汽车中的作用不容小觑。
电动汽车中的电池液冷系统
电动汽车的电池冷却系统可以调节电池的温度
电池冷却系统可以调节电池组的温度，这是因为电动汽车使用含有乙二醇等液体冷却剂的冷却回路。其中，电动泵会让冷却液在电池内循环流动，散热器则将热量释放到周围环境中。
电动汽车的电池冷却系统可分为两种：被动液体冷却系统和主动液体冷却系统。
被动液体冷却系统
在被动液冷系统中，冷却功率取决于环境温度和电池温度之间的温差。在散热器后面连接风扇，可以提高冷却性能。
主动液体冷却系统
当环境温度高于电池温度或二者的温差太小时，主动式液冷系统就会发挥作用。主动液冷系统由两个回路组成。其主回路与被动液冷系统类似。二级回路则位于空调回路中，由两个热交换器组成，分别用作蒸发器和冷凝器。
要确保电力驱动的可靠性，电动汽车电池冷却系统的快速反应至关重要。为此，需要对电池的热管理系统进行准确、可靠的仿真分析，以便在设计早期识别问题，减少产品落地时的潜在风险。
随着电动汽车的行业发展进入快车道，新能源汽车的 PCB 用量可达传统汽车数倍，毫无疑问，其电子成本占整车比重上升。为了更高的性能和能效，产品的功率级必须能够管理较大的电流，同时满足严格的电能耗散和尺寸要求。因此，设计人员面临着更加复杂的电池热管理挑战。但目前，许多热效应分析方式难以准确、可靠、综合地仿真其对电子的影响，例如电流过于集中等问题常被忽视，此时电热协同仿真分析是最佳解决方案。
Cadence Celsius Thermal Solver 是第一种专为电气与机械工程师设计的热分析技术。电气工程师可以扩展电源完整性分析，包括快速、准确和易于使用的热仿真；而机械工程师可以扩展现有的热分析方法，包括因电热相互作用产生的真实热源。
Celsius Thermal Solver 环境支持各个方面的热分析，可以快速准确地识别 IC 封装、PCB 和电子系统中的热问题。它采用创新的大规模并行求解器技术，仿真速度比传统热仿真器最高可快 10 倍，同时显著减少内存使用。它还整合了有限元分析 (FEA) 和计算流体力学 (CFD)；利用 FEA 来处理传导，利用 CFD 来处理对流和气流。
如欲了解详情，欢迎点击下方视频：
本文授权转载出处
长按识别 QRcode，关注「Cadence 楷登 PCB 及封装资源中心」
欢迎关注 Graser 社群，实时掌握最新技术应用信息
