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三伏天里說(shuō)散熱:電池包的散熱妙招 你get到了嗎?

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1379次  |  2022年01月12日  

如何用一句話形容現(xiàn)在的天氣?唐代王轂這樣形容三伏天:"祝融南來(lái)鞭火龍,火旗焰焰燒天紅。日輪當(dāng)午凝不去,萬(wàn)國(guó)如在洪爐中。"網(wǎng)友形容,"就算男/女票跑了,也懶得出門(mén)去追。"為了不變成"燒烤",就該哪涼快哪呆著去。那么,在這樣的高溫天氣下,動(dòng)力鋰電池作為新能源汽車(chē)的"心臟",能靜下"心"嗎?


電池包作為電動(dòng)汽車(chē)的能量來(lái)源,是電動(dòng)汽車(chē)最為關(guān)鍵的部件,它直接影響電動(dòng)汽車(chē)的性能。而溫度是影響電池包性能的重要因素之一,電池在工作中出現(xiàn)大量的熱量因受空間影響而累積,造成電池包各處溫度不均衡,從而影響電池包單體電池的一致性。


為了讓電池包處于最合適的工作狀態(tài),發(fā)揮電池包的最佳性能和壽命,給電池散熱尤為重要。


在和電池系統(tǒng)供應(yīng)商華霆?jiǎng)恿Φ臏贤ㄖ辛私獾?,?dòng)力鋰電池管理系統(tǒng)中所包含的熱管理系統(tǒng),根據(jù)不同的設(shè)計(jì)而采用不同的傳熱介質(zhì),其散熱效果也有所不同。


采用空氣作為傳熱介質(zhì),重要有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、出現(xiàn)有害氣體時(shí)能有效通風(fēng)、成本較低等優(yōu)點(diǎn);不足之處在于和電池壁面之間換熱系數(shù)低,冷卻速度慢,效率低。

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充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

以液體作為傳熱介質(zhì),電池壁面之間的換熱系數(shù)較高,冷卻速度快;而不足之處在于其結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,新增水套、換熱器等部件,對(duì)密封性的要求高,整體質(zhì)量也相對(duì)較大,維修和保養(yǎng)較難。


通常情況下,根據(jù)不同傳熱介質(zhì),可分為自然風(fēng)冷、強(qiáng)制風(fēng)冷和和液冷等三種散熱方式,其散熱原理也有所不同。


自然風(fēng)冷重要靠電池包殼體和外界空氣進(jìn)行熱交換從而達(dá)到對(duì)電池包冷卻的效果。受電池自身發(fā)熱和外界環(huán)境溫度的影響較大,一般適用于使用工況較緩和,電池溫升較小,外界環(huán)境溫度不高的小電量電池包。


強(qiáng)制風(fēng)冷,即利用蒸發(fā)器對(duì)電池包內(nèi)熱空氣進(jìn)行強(qiáng)制冷卻,并通過(guò)專(zhuān)門(mén)的風(fēng)道設(shè)計(jì)將冷風(fēng)輸送到電池表面從而達(dá)到冷卻的效果。


液冷,目前重要是50%的水和50%乙二醇作為冷卻介質(zhì)。關(guān)于圓形電芯,目前主流方法是采用"S"型水冷扁管,扁管直接安裝在模組中,和電芯表面接觸。

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標(biāo)稱(chēng)電壓:28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備

在風(fēng)冷散熱方式中,又分為并行和串行兩種通風(fēng)方式。


串行情況下,一般是使空氣從電池包的一側(cè)流向另外一側(cè),以便達(dá)到帶走電池包熱量的目的。但串行通風(fēng)會(huì)出現(xiàn)空氣把先流過(guò)的地方熱量帶到流過(guò)的地方,從而導(dǎo)致電池包兩處溫差較大。


并行通風(fēng)方式下電池包空間中的空氣為下降氣流,可以均勻地帶走熱量,從而能夠保證電池包的溫度均衡,不會(huì)出現(xiàn)串行通風(fēng)時(shí)在一個(gè)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)熱量積累、溫度較高等現(xiàn)象。


在實(shí)際應(yīng)用中,不同的電動(dòng)汽車(chē)車(chē)型采用不同的散熱方式。


電動(dòng)大巴中,由于電池組容量大、體積大,功率密度相對(duì)較低,因此多采用風(fēng)冷方法。在傳統(tǒng)的通風(fēng)方式中,并行通風(fēng)方式因?yàn)樯嵝瘦^高、散熱均勻較好以及成本較低而獲得純電動(dòng)大巴車(chē)的認(rèn)可。


和電動(dòng)大巴車(chē)相比,電動(dòng)乘用車(chē)空間更小,不容易散熱,所以發(fā)熱情況比電動(dòng)大巴更為嚴(yán)重,用在電動(dòng)乘用車(chē)上的散熱系統(tǒng)質(zhì)量要求更高。在車(chē)身體積不能增大的情況下,電池空間就顯得尤為寶貴。所以純電動(dòng)乘用車(chē)多采用"熱管+水冷"的散熱方式。相較于傳統(tǒng)的水冷散熱,它不僅節(jié)約使用成本,且能高效地解決電動(dòng)乘用車(chē)的散熱問(wèn)題。


純電動(dòng)物流車(chē)動(dòng)力鋰電池散熱常見(jiàn)的方法是使用風(fēng)冷散熱,即在電池一側(cè)安裝冷卻風(fēng)扇,在電池組內(nèi)部布置風(fēng)冷管道進(jìn)行散熱。隨著對(duì)動(dòng)力鋰電池散熱方式研究的加深,部分公司推出動(dòng)力鋰電池液冷系統(tǒng),但技術(shù)尚不成熟,還處于研發(fā)階段。純電動(dòng)物流車(chē)大多數(shù)以城市短途貨運(yùn)為主,解決的是物流行業(yè)"最后一公里"的問(wèn)題。因此車(chē)輛匹配的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率低,散熱需求也低,一般純電動(dòng)物流車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)只要一個(gè)水箱散熱器、一個(gè)電子冷卻風(fēng)扇、一個(gè)ECU控制器和一個(gè)電動(dòng)冷卻水泵即可。因此大部分電動(dòng)物流車(chē)仍然選擇風(fēng)冷方式進(jìn)行散熱。


和電動(dòng)大巴車(chē)、電動(dòng)物流車(chē)和電動(dòng)出租車(chē)相比較,夏季純電動(dòng)私家車(chē)要在高溫下長(zhǎng)時(shí)間工作。但為了自己的愛(ài)車(chē)著想,車(chē)主還是應(yīng)盡量減少電動(dòng)汽車(chē)長(zhǎng)時(shí)間暴曬,同時(shí)防止過(guò)充過(guò)放,選用慢充充電方式,有效確保愛(ài)車(chē)電池包的相對(duì)安全。


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