动力汽车电池包介绍及散热方案1
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动力汽车电池包介绍及散热方案1

【2016-08-23】 浏览次数:6889

    动力电池是电动汽车的核心,耐高温和防水及受得冻。电动汽车出现车开不动,第一时间会想到“核心”(电池)出了问题,那在夏天高温天气下,动力电池能够受得了这高温吗?

动力汽车

    国内大多数电动汽车都是以锂电池作为动力电池的主要原材料。从下表可看出,两种电池材料各有优缺,也正因此才会根据具体的车型和需求采用不同的电池材料。据了解,在乘用车领域三元锂电池已成为主角,而在客车领域磷酸铁锂电池则更常用。

电池包


如何给电动汽车动力电池散热?

动力电池工作电流大,产热量大,同时电池包处于一个相对封闭的环境,就会导致电池的温度上升。这是因为锂电池中的电解质,电解质在锂电池内部起电荷传导作用,没有电解质的电池是无法充放电的电池。锂电池大部分是易燃、易挥发的非水溶液组成,这个组成体系相比水溶液电解质组成的电池有更高的比能量和电压输出,符合用户更高的能量需求。因为非水溶液电解质本身易燃、易挥发,浸润在电池内部,也形成了电池的燃烧根源。因此上述两种电池材料的工作温度都不得高于60℃,但现在室外温度已接近40℃,同时电池本身产热量大,将导致电池的工作环境温度上升,而如果出现热失控,情况将十分危险了。为了避免变成“烧烤”,给电池散热就尤为重要了。


    电池包散热有主动和被动两种,两者之间在效率上有很大的差别。被动系统所要求的成本比较低,采取的措施也较简单。主动系统结构相对复杂一些,且需要更大的附加功率,但它的热管理更加有效。

不同传热介质的散热效果不同,空冷和液冷各有优劣。

   采用气体(空气)作为传热介质的主要优点有:结构简单,质量轻,有害气体产生时能有效通风,成本较低;不足之处在于:与电池壁面之间换热系数低,冷却速度慢,效率低。目前应用较多。

采用液体作为传热介质的主要优点有:

与电池壁面之间换热系数高,冷却速度快;不足之处在于:密封性要求高,质量相对较大,维修和保养复杂,需要水套、换热器等部件,结构相对复杂。

    在实际的电动大巴应用中,由于电池组容量大、体积大,相对来讲功率密度比较低,因此多采用风冷方案。而对于普通乘用车的电池组,其功率密度则要高得多。相应的,它对散热的要求也会更高,所以水冷的方案也更加普遍。


    不同的电池包结构传感器会根据测温点和需求来定。温度传感器会被放置在最具代表性、温度变化幅度最大的位置,例如空气的进出口位置以及电池包的中间区域。特别是最高温和最低温处,以及电池包中心热量累积较厉害的区域。这样有助于将电池的温度控制在一个相对安全的环境,避免过热和过冷对电池造成危险。

另外,就是电池隔膜的作用,主要是在狭小空间内将电池正负级板分隔开来,防止两极接触造成短路,却能保证电解液中的离子在正负极之间自由通过。因此隔膜就成了保证锂离子电池安全稳定工作的核心材料。

    电解液是为了隔绝燃烧来源,隔膜是为了提高耐热温度,而散热充分则是降低电池温度,避免积热过多引发电池热失控。如果说电池温度急剧升高到300℃,即使隔膜不融化收缩,电解液自身、电解液与正负极也会发生强烈化学反应,释放气体,形成内部高压而爆炸,所以采用适合的散热方式至关重要。

散热原理及散热方式介绍
    反映阻止热量传递的能力的综合参数,当热量在物体内部以热传导的方式传递时,遇到的阻力称为导热热阻。对于热流经过的截面积不变的,导热热阻为为L/(k*A)。其中L为平板的厚度,A为平板垂直于热流方向的截面积,k为平板材料的热导率。 
        
  计算公式

          R热阻=L传热距离/(S传热面积xK导热系数)


动力电池包风冷结构散热方式介绍

动力电池包风冷结构
动力电池包风冷结构温升模拟



动力电池包风冷结构散热方式介绍

   
    1:在电池包一端加装散热风扇,另一端留出通风孔,使空气在电芯的缝隙间加速流动,带走电芯工作时产生的高热量;
    2:在电极端顶部和底部各加上导热硅胶垫片,让顶部、底部不易散发的热量通过导热硅胶片传导到金属外壳上散热,同时硅胶片的高电气绝缘和防刺穿性能对电池组有很好的保护作用。

动力电池包液冷结构散热方式介绍

动力电池包液冷结构散热方式介绍

动力电池包液冷结构
 



    1:电芯的热量通过导热硅胶片传递至液冷管,由冷却液热胀冷缩自由循环流动将热量带走,使整个电池包的温度统一,冷却液强大的比热容吸收电芯工作时产生的热量,使整个电池包在安全温度内运作。
    2:导热硅胶片良好的绝缘性能和高回弹韧性,能有效避免电芯之间的震动摩擦破损问题,和电芯之间的短路隐患,是水冷方案的最佳辅助材料。

动力电池包自然对流散热方式介绍

动力电池包自然对流冷却结构


    1:此类电池组空间大,与空气接触良好,裸露部分能通过空气自然换热,底部不能自然换热部位通过散热器散热,导热硅胶片填充散热器与电池组中间空隙,导热,减震,绝缘。

动力电池包加热片发难工作方式

动力电池包


    1:加热片方案多应用于北方新能源汽车市场,启动前的电池预热加热片的热量通过导热硅胶片将热量传递给电池组,预热电池、UTP系列导热硅胶片有良好的导热性能、绝缘性能、耐磨性能,能有效的传热和防护电池组与加热片之间摩擦产生的磨损,短路等。

文章来源:深圳市傲川科技有限公司 www.cnaok.com.cn


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