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行業動態

新能源汽車動力電池包介紹及散熱方案

來源:www.xryyw.com點擊2057作者:AG亚游集团 發布:2017-07-10打印文本

動力電池是電動汽車的核心,耐高溫和防水及受得凍。電動汽車出現車開不動,第一時間會想到“核心”(電池)出了問題,那在夏天高溫天氣下,動力電池能夠受得了這高溫嗎?

動力汽車

國內大多數電動汽車都是以鋰電池作為動力電池的主要原材料。從下表可看出,兩種電池材料各有優缺,也正因此才會根據具體的車型和需求采用不同的電池材料。據了解,在乘用車領域三元鋰電池已成為主角,而在客車領域磷酸鐵鋰電池則更常用。

電池包


如何給電動汽車動力電池散熱?

動力電池工作電流大,產熱量大,同時電池包處於一個相對封閉的環境,就會導致電池的溫度上升。這是因為鋰電池中的電解質,電解質在鋰電池內部起電荷傳導作用,沒有電解質的電池是無法充放電的電池。鋰電池大部分是易燃、易揮發的非水溶液組成,這個組成體係相比水溶液電解質組成的電池有更高的比能量和電壓輸出,符合用戶更高的能量需求。因為非水溶液電解質本身易燃、易揮發,浸潤在電池內部,也形成了電池的燃燒根源。因此上述兩種電池材料的工作溫度都不得高於60℃,但現在室外溫度已接近40℃,同時電池本身產熱量大,將導致電池的工作環境溫度上升,而如果出現熱失控,情況將十分危險了。為了避免變成“燒烤”,給電池散熱就尤為重要了。


    電池包散熱有主動和被動兩種,兩者之間在效率上有很大的差別。被動係統所要求的成本比較低,采取的措施也較簡單。主動係統結構相對複雜一些,且需要更大的附加功率,但它的熱管理更加有效。

不同傳熱介質的散熱效果不同,空冷和液冷各有優劣。

   采用氣體(空氣)作為傳熱介質的主要優點有:結構簡單,質量輕,有害氣體產生時能有效通風,成本較低;不足之處在於:與電池壁麵之間換熱係數低,冷卻速度慢,效率低。目前應用較多。

采用液體作為傳熱介質的主要優點有:

與電池壁麵之間換熱係數高,冷卻速度快;不足之處在於:密封性要求高,質量相對較大,維修和保養複雜,需要水套、換熱器等部件,結構相對複雜。

    在實際的電動大巴應用中,由於電池組容量大、體積大,相對來講功率密度比較低,因此多采用風冷方案。而對於普通乘用車的電池組,其功率密度則要高得多。相應的,它對散熱的要求也會更高,所以水冷的方案也更加普遍。


    不同的電池包結構傳感器會根據測溫點和需求來定。溫度傳感器會被放置在最具代表性、溫度變化幅度最大的位置,例如空氣的進出口位置以及電池包的中間區域。特別是最高溫和最低溫處,以及電池包中心熱量累積較厲害的區域。這樣有助於將電池的溫度控製在一個相對安全的環境,避免過熱和過冷對電池造成危險。

另外,就是電池隔膜的作用,主要是在狹小空間內將電池正負級板分隔開來,防止兩極接觸造成短路,卻能保證電解液中的離子在正負極之間自由通過。因此隔膜就成了保證鋰離子電池安全穩定工作的核心材料。

    電解液是為了隔絕燃燒來源,隔膜是為了提高耐熱溫度,而散熱充分則是降低電池溫度,避免積熱過多引發電池熱失控。如果說電池溫度急劇升高到300℃,即使隔膜不融化收縮,電解液自身、電解液與正負極也會發生強烈化學反應,釋放氣體,形成內部高壓而爆炸,所以采用適合的散熱方式至關重要。

散熱原理及散熱方式介紹
    反映阻止熱量傳遞的能力的綜合參數,當熱量在物體內部以熱傳導的方式傳遞時,遇到的阻力稱為導熱熱阻。對於熱流經過的截麵積不變的,導熱熱阻為為L/(k*A)。其中L為平板的厚度,A為平板垂直於熱流方向的截麵積,k為平板材料的熱導率。 
        
  計算公式

          R熱阻=L傳熱距離/(S傳熱麵積xK導熱係數)


動力電池包風冷結構散熱方式介紹

動力電池包風冷結構
動力電池包風冷結構溫升模擬



動力電池包風冷結構散熱方式介紹


    1:在電池包一端加裝散熱風扇,另一端留出通風孔,使空氣在電芯的縫隙間加速流動,帶走電芯工作時產生的高熱量;
    2:在電極端頂部和底部各加上導熱矽膠墊片,讓頂部、底部不易散發的熱量通過導熱矽膠片傳導到金屬外殼上散熱,同時矽膠片的高電氣絕緣和防刺穿性能對電池組有很好的保護作用。

動力電池包液冷結構散熱方式介紹

動力電池包液冷結構散熱方式介紹

動力電池包液冷結構
 



    1:電芯的熱量通過導熱矽膠片傳遞至液冷管,由冷卻液熱脹冷縮自由循環流動將熱量帶走,使整個電池包的溫度統一,冷卻液強大的比熱容吸收電芯工作時產生的熱量,使整個電池包在安全溫度內運作。
    2:導熱矽膠片良好的絕緣性能和高回彈韌性,能有效避免電芯之間的震動摩擦破損問題,和電芯之間的短路隱患,是水冷方案的最佳輔助材料。

動力電池包自然對流散熱方式介紹

動力電池包自然對流冷卻結構


    1:此類電池組空間大,與空氣接觸良好,裸露部分能通過空氣自然換熱,底部不能自然換熱部位通過散熱器散熱,導熱矽膠片填充散熱器與電池組中間空隙,導熱,減震,絕緣。

動力電池包加熱片發難工作方式

動力電池包


    1:加熱片方案多應用於北方新能源汽車市場,啟動前的電池預熱加熱片的熱量通過導熱矽膠片將熱量傳遞給電池組,預熱電池、UTP係列導熱矽膠片有良好的導熱性能、絕緣性能、耐磨性能,能有效的傳熱和防護電池組與加熱片之間摩擦產生的磨損,短路等。