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电动汽车动力电池如何进行散热?

添加时间:2016-08-03 00:30:05   浏览次数: 次    【 】   打印   关闭窗口

 如何用一句话来形容现在的天气?大概就是“就算男/女票跑了,也懒得出门去追。”为了不变成“烧烤”,就该哪凉快哪待着去。电池怕水又怕热,这是大家都知道的,动力电池是电动汽车的心脏,要耐得了高温、防得了水、受得住冻。而一旦电动汽车出了事,最先想到的就是“心脏”出了问题,那在这样的高温天气下,动力电池能静下“心”吗?

  目前我国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。包括三元锂、磷酸铁锂、锰酸锂和钴酸锂等。而最常用的还是三元锂和磷酸铁锂。三元锂电池能量密度更大、体积小、质量轻,但安全性经常受到怀疑。磷酸铁锂电池虽然能量密度小,却被认为更安全。

  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。

电动汽车动力电池如何进行散热?

  不过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。目前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。

电动汽车动力电池如何进行散热?

空冷和液冷主被动系统示意图

  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。

  不过相比电动大巴、电动物流车等要在高温烧烤下马不停蹄地工作,个人电动汽车用户还是幸运的。面对如此高温天气,不论是电动汽车还是传统汽车,出于安全考虑,用户们还是应尽量减少户外工作,不要让爱车长时间暴晒,对于电动汽车还要避免过充过放,尽量选用慢充充电方式。


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