新能源動(dòng)力電池是如何散熱的?新能源動(dòng)力電池散熱原理介紹
發(fā)布:諾豐導(dǎo)熱材料
時(shí)間:2022-03-11 13:54:54
動(dòng)力電池是新能源汽車(chē)的重要核心部件,其不僅成本昂貴,決定著新能源汽車(chē)的造車(chē)成本,而且還決定了新能源汽車(chē)的續(xù)駛里程,影響著消費(fèi)者的用車(chē)感受。
新能源汽車(chē)所使用的動(dòng)力電池是一種可充電的化學(xué)電池,它的充放電過(guò)程其實(shí)就是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程,因而,動(dòng)力電池在充放電過(guò)程中,會(huì)隨著化學(xué)反應(yīng)的激烈程度而釋放出一定的熱量。我們知道,動(dòng)力電池內(nèi)部的負(fù)極、電解液和電池隔膜都是會(huì)燃燒的,而且電解液的燃點(diǎn)非常低,因此,新能源汽車(chē)巨大的動(dòng)力電池包如果不做好熱管理工作的話(huà),不但容易使電池?fù)p傷,而且非常容易引發(fā)燃燒事故。
動(dòng)力電池包是由眾多的電芯組成的。電池廠商在生產(chǎn)動(dòng)力電池時(shí),往往會(huì)利用電池的特性進(jìn)行散熱,比如圓柱電池之間空隙較大,方形電池的表面積較大等。另外,電池廠商還會(huì)通過(guò)以下方式來(lái)給動(dòng)力電池散熱。
方式一:自然散熱。
就是利用高導(dǎo)熱材料做成散熱裝置(背矽膠布的導(dǎo)熱硅膠片應(yīng)用方案比較廣泛),連接到動(dòng)力電池包,用以帶走電池工作時(shí)產(chǎn)生的熱量,并自然散發(fā)到空氣中。這種散熱方式比較被動(dòng),散熱效果也不是很好,但成本較低。
方式二:風(fēng)冷散熱。
就是在自然散熱的基礎(chǔ)上,加裝一個(gè)帶散熱片的風(fēng)扇,以增加散熱面積和空氣流通速度的方式,使動(dòng)力電池包內(nèi)部的熱量能迅速散發(fā)出去。
1、在動(dòng)力電池包一端裝置散熱風(fēng)扇,另一端留出通風(fēng)孔,使空氣在電芯的縫隙間加速流動(dòng),帶去電芯工作時(shí)產(chǎn)生的高熱量;
2、在電極頂部和底部各加上導(dǎo)熱硅膠片,讓兩端不易散發(fā)的熱量通過(guò)導(dǎo)熱硅膠墊傳導(dǎo)在金屬外殼上散熱,同時(shí)導(dǎo)熱硅膠片的高電氣絕緣和防刺穿性能對(duì)動(dòng)力電池組有著很好的保護(hù)作用。
方式三:液冷散熱。
就是在動(dòng)力電池包里加裝一套液冷散熱器,并形成一個(gè)回路。電池產(chǎn)生的熱量傳遞給散熱器中的液體后,液體因熱傳遞而產(chǎn)生對(duì)流,使液體能在回路中自行流動(dòng),從而帶著熱量。
1、電芯的熱量通過(guò)導(dǎo)熱硅膠片傳遞到液冷管,由冷液熱脹冷縮的原理任意循環(huán)流動(dòng)將熱量帶走,使整個(gè)動(dòng)力電池包的溫度統(tǒng)一,而冷液強(qiáng)大的比熱容吸收電芯工作時(shí)產(chǎn)生的熱量,使得整個(gè)電池包在可靠溫度內(nèi)動(dòng)作;
2、導(dǎo)熱硅膠片良好的高回彈韌性和絕緣性能,能夠避免電芯之間產(chǎn)生的震動(dòng)摩擦破損問(wèn)題,和電芯之間的短路隱患,是水冷方案不錯(cuò)的輔助材料。
方式四:制冷散熱。
就是利用制冷劑以氣液變化的過(guò)程作為換熱介質(zhì),來(lái)使動(dòng)力電池的溫度迅速下降。這種方式的散熱效果最好,成本也最高。
目前,新能源汽車(chē)動(dòng)力電池以風(fēng)冷散熱和液冷散熱這兩種方式居多。
動(dòng)力電池工作電流大,產(chǎn)熱量大,同時(shí)電池包處于一個(gè)相對(duì)封閉的環(huán)境,就會(huì)導(dǎo)致電池的溫度上升。動(dòng)力電池散熱有主動(dòng)和被動(dòng)兩種,兩者之間在效率上有很大的差別。被動(dòng)系統(tǒng)所要求的成本比較低,采取的措施也較簡(jiǎn)單。主動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)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(zhì)的散熱效果不同,空冷和液冷各有優(yōu)劣。
利用導(dǎo)熱硅膠片作為傳導(dǎo)熱量的介質(zhì)的主要特點(diǎn):在動(dòng)力電池的電芯與電芯之間、電池模組與電池模組之間、電池模組與外殼安裝動(dòng)力電池導(dǎo)熱硅膠片,此導(dǎo)熱硅膠片具有高導(dǎo)熱絕緣、減震、抗撕拉、填縫能力佳,使用壽命10年以上等特性,可以快速將熱源產(chǎn)生的熱通過(guò)導(dǎo)熱硅膠片快速傳導(dǎo)出去。
采用氣體(空氣)作為傳熱介質(zhì)的主要優(yōu)點(diǎn)有:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,質(zhì)量輕,有害氣體產(chǎn)生時(shí)能有效通風(fēng),成本較低;不足之處在于:與電池壁面之間換熱系數(shù)低,冷卻速度慢,效率低。目前應(yīng)用較多。
采用液體作為傳熱介質(zhì)的主要優(yōu)點(diǎn)有:與動(dòng)力電池壁面之間換熱系數(shù)高,冷卻速度快;不足之處在于:密封性要求高,質(zhì)量相對(duì)較大,維修和保養(yǎng)復(fù)雜,需要水套、換熱器等部件,結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。