近日,南京市某小區發生一起因電動兩輪車在架空層停放引發的火災事故,造成15死44傷的后果,一時將電動兩輪車安全問題推上話題焦點。緊接著,比亞迪旗下弗迪電池宣布:基于南京“2.23”火災事故,弗迪電池管理團隊、開發團隊對此連夜召開緊急會議,探討對兩輪車品質安全解決方案,將把乘用車的研發成果應用到兩輪車領域,并協同各方正能量,開發出能上樓的安全電池。
據中國自行車協會發布的數據,截至2022年底,我國兩輪電動車保有量約3.5億輛。據國家消防救援局的統計數據,電動自行車起火已是目前各地城市火災的主要原因之一。目前,包括北京在內的多地都已制定了針對電動自行車用鋰離子電池安全性的地方性技術標準,我國的強制性國家標準即將出臺,這些標準均對單體電池過充電、過放電、電池組溫度保護和過充電保護等安全技術指標進行了規定。
當前,市場上銷售的電動自行車電池主要以鉛酸蓄電池和鋰電池為主,而在新國標的實施、綠色出行等因素推動下,電動自行車鋰電池市場需求呈快速增長態勢。但鋰離子電池容易出現熱失控,一旦燃燒,會迅速引燃周邊可燃物,且伴隨爆炸、高溫煙塵、有毒煙氣。
電池的安全運行高度依賴于環境溫度,鋰電池的工作溫度為0~50℃,最佳工作溫度在20~40℃,超過50℃電池組熱量聚集,將直接影響電池壽命,而當電池溫度超過80℃后可能就會引發電池組爆炸。在2023年。我國電動汽車的銷量高達940萬輛。因此,為了減少社會安全事故的發生,作為電動汽車核心部件的電池,其熱管理設計尤為重要。 當前,電動車迭代中,無一不是把電池熱管理的技術創新放在十分重要的位置,例如,比亞迪海豹的熱管理系統把冷媒回路和水回路統籌起來,借助Nonavalve的開關的組合,支持僅對空調或電池進行加熱/冷卻的4種模式、以及同時對空調和電池進行加熱/冷卻的4種模式。不過,空調制暖時將并用冷媒的熱(熱泵)與HVAC內設置的PTC加熱器。 在“制熱&電池加熱”模式下,通過關閉冷凝器用和電池冷卻用切換閥,形成如下圖所示的冷媒回路。系統運行是這樣的:用壓縮機加熱的冷媒區分為車內冷凝器和電池,分別加熱。然后冷媒通過膨脹閥,溫度下降,通過板式換熱器使冷卻劑降溫。同時回收逆變器和馬達的排熱,重新返回壓縮機。 未來,電動車電池熱管理系統將會從多個方面不斷突破,包括提高效率、降低成本、增強智能化等。以下是一些可能的技術發展趨勢: 智能化控制系統:未來的電池熱管理系統將更加智能化,采用先進的控制算法和人工智能技術。通過實時監測電池的溫度、充電狀態和車輛運行條件,系統能夠動態調整散熱和加熱策略,以最大程度地提高電池效率和壽命。 相變材料的應用:相變材料是一種可以在特定溫度范圍內吸收或釋放熱量的材料。在電動車電池熱管理系統中,相變材料的應用有望改善熱能儲存和釋放效率,提高系統的能量密度和熱管理性能。 高效散熱技術:創新的散熱技術將成為未來的發展方向,例如采用更高效的散熱材料、設計更復雜的散熱結構以增大散熱表面,以及利用先進的液冷系統等。這有助于在高溫環境中更有效地散發多余的熱量。 熱電材料的利用:熱電材料可以將熱能直接轉化為電能,未來的電池熱管理系統可能會探索利用熱電效應,將部分廢熱轉化為可用的電能,提高整個車輛能源利用效率。 柔性散熱結構:采用柔性和輕量化的散熱結構,如柔性散熱片或散熱涂層,以適應電池組件的形狀和安裝空間,提高系統的整體靈活性和適應性。 環保材料的使用:在電池熱管理系統中采用更環保的材料,減少對環境的負面影響,符合全球可持續發展的趨勢。 高能量密度電池的應用:隨著電池技術的不斷進步,未來電動車可能會采用更高能量密度的電池,對電池熱管理系統提出更高的要求,以確保在高能量密度下依然能夠保持穩定的溫度。
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