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该阀门可将电动车快充时间缩短一半:分区散热技术保持电池温度较低,加快充电速度

作者: 时间:2025-12-23 来源: 收藏

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快速直流充电可以在20分钟内将电池从约20%充到80%。这还不错,但加满油箱的时间大约是普通汽油车的六倍。

电的主要瓶颈之一是冷却,特别是大容量电动车电池组内在充电时冷却不均。Hydrohertz是一家由前赛车和电力电子工程师创立的英国初创公司,他们表示有一个解决方案:在充电时将液体冷却液精精准确地喷射到需要的位置。其解决方案于十一月公布,是一种旋转冷却剂路由器,能够在温度骤升时精确点火,且在毫秒级内——远快于任何单环系统的反应速度。在实验室测试中,这项冷却技术使电池能够安全地充电,时间不到传统冷却架构的一半。

更智能的冷却液搬运方法

Hydrohertz称其解决方案为Dectravalve。它看起来像是一个简单的歧管,但实际上包含两个同心圆气缸和一个步进电机,可以将冷却液引导到电池组内多达四个区域。它安装在电池组的冷板之间,冷板设计用于通过物理接触高效带走电池单元的热量,同时主冷却液供应回路,取代了一堆阀门、支架、传感器和软管的纠缠。

为了降低成本,Hydrohertz设计Dectravalve采用现成材料和密封件,以及尺寸公差,这些公差可通过许多主要零部件供应商使用的制造工具实现。保持简单且相对便宜,可能有助于Dectravalve在以节俭著称的汽车制造商和供应商中获得青睐。宾夕法尼亚州立大学机械与化学工程教授王朝阳说:“热管理正趋向于简化和超低成本,”他的研究领域包括处理电池和燃料电池内部流体相关问题。他指出,汽车制造商更倾向于被动——但如果它会减慢速度,就不支持。所以,至少目前,智能控制至关重要。

Hydrohertz制造Dectravalve时,是用普通水乙二醇(也称为防冻液)来实现积分的简单化。使用通用防冻剂可以避免在验证过程中,供应商或制造商必须确认某些特殊配方是否与冷却系统其他部分兼容且不会引发意外并发症的步骤。Hydrohertz创始人兼技术官Martyn Talbot声称,由于一个Dectravalve可以替换传统冷却系统的多个阀门和管路组件,它减少了零件数量,减少了泄漏点,并降低了保修风险。越紧热成像Control还帮助汽车制造商缩小超大尺寸的泵、软管和热交换器,提升成本和车辆包装。

阀门每秒多次读取电池组温度,并瞬间改变冷却液流量。如果有高负载事件——比如快速充电——会提前定位,使得在温度上升前,将更多的冷却液分配到已知的热点。

多区控制还能加快预热速度,防止电池因在极寒环境下充电而老化。密歇根大学机械工程教授安娜·斯特法诺普卢说:“你可以快速发送加热液加热,让包能安全地开始承受负荷。”她解释说,这一半可以开始接受负荷,而系统则会更缓慢地加热其他群体。但Dectravalve的主要功能仍然是冷却和快速加热故障电池,避免减缓充电速度。

对电池内部温度变化的快速响应并不会增加冷却能力,但能更高效地利用现有硬件。“更精准地控制冷却液,你就能免费获得更好的性能,”Talbot说。

充电时间可缩短60%

2025年初,Dectravalve由位于英格兰考文垂的华威大学多学科研究中心华威制造集团(WMG)进行了台架测试,该集团与运输公司合作,致力于提升电池系统及其他技术的制造可行性。华纳集团将Dectravalve的冷却性能与使用相同100千瓦时电池组的传统单回路冷却系统进行了比较。在10%到80%的试验中,Dectravalve将电池峰值温度控制在44.5°C以下,并在电池管理系统干预下,将电池间温度变化控制在3°C以下。类似热成像单环系统的性能仅通过降低电池承受的功率实现——正是这种逐渐减少,使快速充电无法与汽油加注相当。

保持电池温度低于50°C至关重要,因为超过该温度后开始锂电镀层。当锂开始覆盖阳极表面——充电时储存电荷的部分——而不是像海绵吸收水那样填满电池内部孔隙网络时,电池会遭受不可逆的损伤。电镀会大大降低电池的充电容量。让电池过热也可能导致电解质分解。结果是电极间离子流动受阻。电池内流量减少意味着外部电路的流量减少,而外部电路为车辆电机供电。

由于Dectravalve保持了低温且均匀的温度——电池管理系统无需像能源交通警察一样慢充以避免过热——充电时间缩短了大约60%。据Hydrohertz称,使用Dectravalve时电池在10到13分钟内达到80%的电量,而单冷却环路则需30分钟。

电池保持冷却,寿命会更长

利用华威的温度数据,Hydrohertz应用了标准降解模型,发现更冷、更均匀的电池组寿命更长。Stefanopoulou估计,如果Dectravalve如宣传中那样有效,电池续航大约可以提升20%。“这可真多,”她说。

不过,这套系统可能要几年后才会装在新电动车上,甚至可能永远不会。汽车制造商在批准新冷却液架构之前,还需要经过多年的循环测试、碰撞试验和成本研究。Hydrohertz表示,多家电动汽车制造商和电池供应商已启动验证项目,首席技术官Talbot预计随着结果的到来,许可协议将逐步增加。但即使在最佳情况下,Dectravalve也不会让量产型电动车电池至少在三个车型年内保持冷却。


关键词: 快充 电动汽车 散热

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