电动汽车发热与液冷

 

更高的功率使更快的充电成为可能，但它也会产生大量的热量。DCFC和XFC负载的热负载需要先进的冷却技术，以促进安全可靠的操作。例如，极速充电器可以在充电几分钟后将电池组温度推高至270摄氏度/514华氏度。7 A 2017 U.S.能源部的报告指出，“唯一可行的选择[在xfc站冷却]将是向车辆提供冷冻水/冷却液。”充电速率与可用功率有关-是电流和电压的函数。考虑到电力转换固有的低效率，废物以热的形式被驱散。使用下面的功率效率公式，350kw快速充电系统，充电效率（N）为90%充电速率与可用功率有关-是电流和电压的函数。考虑到电力转换固有的低效率，废物以热的形式被驱散。使用下面的功率效率方程，一个充电效率（n）为90%的350kw快速充电系统将产生近40kw的散热。

 

现有的电池热管理系统（BTMS）可处理1-5千瓦的电量，而未来几代可能需要25千瓦或更高的电量。

鉴于现有空冷解决方案的局限性，液体冷却是实现车载电池/电池组、充电站和其他关键电动汽车部件（如充电电缆）高效性能的合理下一步。当能量增加时，所有人都必须能够处理热量。

 

电动汽车充电站：1级和2级充电器使用车载转换器来管理电池组的功率流。3级充电及以上涉及外部转换器和EVSE（EV供电设备）控制，以安全有效地管理较高的功率负载。虽然充电器和车辆之间的EVSE通信协议设置了适当的充电电流，但3级电源转换器仍然需要有效的热管理NT，通常以液体冷却的形式出现。

车辆蓄电池单元/电池组：为了获得大的寿命和性能，车载蓄电池在运行和充电期间必须进行热调节。低温度降低了电池的功率和容量，缩小了范围。另一方面，较高的温度会加速降解。较高的电流由于内阻产生更多热量，因此电池和电池组的冷却至关重要。电池和电池组的液体冷却方法包括导电环冷板或完全浸没（如果使用绝缘液体）。

与冷却相关的风险很高，这不仅是为了确保安全有效的运行，也是为了避免损坏设备。在电池的热设计方面，美国能源部汽车技术办公室的一份报告指出：“…[电动汽车]液体流动通道通常是更大的复杂，需要大量连接，导致更高的故障可能性。如果液体冷却系统发生故障，那么液体冷却可能会使电池组内的相邻电池短路，从而导致热失控。”8同一份报告指出，液体冷却是电动汽车电池的首选热管理策略，因为高热容和热导率。因此，液体冷却至关重要，冷却系统内连接件的坚固性也是如此。

充电电缆：当充电率增加时，带有接线和电气连接器的大功率存在技术限制。直流快速充电器需要更大的导体。随着充电速度和相关热量的增加，电缆将变得笨重和笨重。液冷充电电缆可以使用较薄的规格电线，使电缆重量减少40%9-较轻的电缆更易于消费者处理。一些技术已经提供了液体冷却，可以降低充电电缆和车辆电气接头直流触点的温度。

优化液体冷却-液体连接器注意事项
用于电动汽车和电动汽车供电设备液体冷却的精心设计的流体连接器将：

- 专为液体冷却应用而设计，无论是现成的还是定制产品。

- 满足或超过流体相容性、流量、压力和温度性能需求。

- 承受适用的环境操作条件-例如，在与车辆蓄电池一起使用的连接器的情况下，承受大范围的温度、暴露于湿气、污垢/灰尘和振动。

- 避免泄漏-坚固的密封设计必须能够承受安装和使用压力（侧向载荷、弯曲力、张力），而不会损害密封，从而使昂贵的关键部件暴露在液体中。

- 长期保持连接性能。

- 提供可靠、可重复的性能和相关验证报告。

在为电动汽车/电动汽车供电设备液体冷却应用指定连接器时，以下特性和性能参数有助于确保部件相对于整体系统要求以佳方式运行。

 

应测试连接器，以确保特定于定义的应用程序要求的功能和性能。CPC通过CPC或授权经销商提供的验证报告，为其液体冷却连接器的测试方法和结果提供透明度。

 

CPC团队运用其在热管理方面的广泛知识来创建耐用的专用液体冷却连接器解决方案。使用液体冷却的电动汽车和其他类别的客户依赖CPC工程专业知识来确保其产品和系统提供持久、高效、可靠的无AK和性能可靠。

 

 

References

1. IEA (2019).Global EV Outlook 2019. IEA, Paris, Retrieved at: https://www.iea.org/publications/reports/ globalevoutlook2019/
2. Joselow M. The U.S. has 1 million electric vehicles, but does it matter? Sci Am. (2018.) Retrieved at: https://www.scientificamerican.com/article/the-u-shas-1-million-electric-vehicles-but-does-it-matter/
3. Penn I. Las Vegas and back by electric car: 8 hours driving; 5 more plugged in. New York Times. June 22, 2019. Retrieved at: https://www.nytimes. com/2019/06/22/business/energy-environment/ electric-cars-charging.html
4. About electrical vehicle charging. Electrify America. Retrieved at: https://www.electrifyamerica.com/aboutev-charging
5. Chon S., Bhardwaj M., Nene H. Maximizing power for Level 3 EV charging stations. Retrieved at: http:// www.ti.com/lit/wp/sway014/sway014.pdf
6. California Energy Commission. (Jan. 2018). Electrical vehicle charger selection guide. Retrieved at: https://afdc.energy.gov/files/u/publication/EV_
Charger_Selection_Guide_2018-01-112.pdf
7. U.S. Dept. of Energy/Office of Energy Efficiency and Renewable Energy. (Oct. 2017). Enabling fast charging: A technology gap assessment.
Retrieved at: https://www.energy.gov/sites/prod/ files/2017/10/f38/XFC%20Technology%20Gap%20 Assessment%20Report_FINAL_10202017.pdf
8. Keyser M. et al. Enabling fast charging—battery thermal considerations. J. Pow Sour 367 (2017) 228-236. Retrieved at: https://www.osti.gov/servlets/ purl/1408689
9. Cooper L. Liquid cooling tech used in high power charging solution for EVs. Electronic Specifier. (Jan. 9, 2018). Retrieved at: https://automotive. electronicspecifier.com/power/liquid-cooling-techused-in-high-power-charging-solution-for-evs