空冷式散熱系統(tǒng) 

 

空冷式散熱系統(tǒng)也叫風(fēng)冷式散熱系統(tǒng)?？绽涫降纳岱绞阶顬楹?jiǎn)單，只需要讓空氣流經(jīng)電池表面帶走動(dòng)力電池所產(chǎn)生的熱量，達(dá)到對(duì)動(dòng)力電池組散熱的目的。根據(jù)通風(fēng)措施的不同，空冷式又有自然對(duì)流散熱和強(qiáng)制通風(fēng)散熱兩種方式。自然對(duì)流散熱不依靠外部附加的強(qiáng)制通風(fēng)措施（如加風(fēng)機(jī)等），只是通過(guò)電池包內(nèi)部流體自身因溫度變化而產(chǎn)生的氣流進(jìn)行冷卻散熱的系統(tǒng)。強(qiáng)制對(duì)流冷卻散熱系統(tǒng)是在自然對(duì)流散熱系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加上了相應(yīng)的強(qiáng)制通風(fēng)技術(shù)的散熱系統(tǒng)。當(dāng)前動(dòng)力電池空冷式散熱主要有串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種系統(tǒng)。但該種方式效果較差，且很難達(dá)到較高的電池均溫性。 

 

 

串聯(lián)風(fēng)冷散熱/并聯(lián)風(fēng)冷散熱

 

02

 

液冷式散熱系統(tǒng) 

 

動(dòng)力電池的液冷式散熱系統(tǒng)是指制冷劑直接或間接地接觸動(dòng)力電池，然后通過(guò)液態(tài)流體的循環(huán)流動(dòng)把電池包內(nèi)產(chǎn)生的熱量帶走達(dá)到散熱效果的一種散熱系統(tǒng)。其制冷劑可以是水、水和乙二醇的混合物、礦物質(zhì)油和R134a等，這些制冷劑擁有較高的導(dǎo)熱率，可以達(dá)到較好的散熱效果。當(dāng)前動(dòng)力電池的液冷技術(shù)也擁有了相當(dāng)成熟的技術(shù)，在電動(dòng)汽車的散熱系統(tǒng)中也有了相對(duì)廣泛的應(yīng)用，比如特斯拉電池包就是采用水和乙二醇的混合物的液冷方式散熱，寶馬i3采用R134a進(jìn)行散熱。液冷式系統(tǒng)往往要求更復(fù)雜的更加嚴(yán)苛的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以防止液態(tài)制冷劑的泄漏以及保證電池包內(nèi)電池單體之間的均勻性，而液冷系統(tǒng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)也使得整套散熱系統(tǒng)變得十分笨重，不僅增加整車的重量，使得整車的負(fù)擔(dān)大大增加，而且同時(shí)由于其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及高密封性使得液冷系統(tǒng)的維護(hù)和保養(yǎng)相對(duì)困難，維護(hù)成本也相應(yīng)增加。

 

03

 

相變材料式散熱系統(tǒng)

 

相變材料式散熱系統(tǒng)是以相變材料作為傳熱介質(zhì)，利用相變材料在發(fā)生相變時(shí)可以儲(chǔ)能與放能的特性達(dá)到對(duì)動(dòng)力電池低溫加熱與高溫散熱的效果。但相變材料的熱導(dǎo)率比較低，為了改變材料的固有缺陷，人們向相變材料中填充一些金屬材料，例如有些研究中將很薄的鋁板填充到相變材料中從而達(dá)到提高熱導(dǎo)率的目的。為了提高相變材料的熱導(dǎo)率，還有人提出了向相變材料中填充碳纖維、碳納米管等。 

 

相變材料包裹電池式結(jié)構(gòu)

 

04

 

熱管式散熱系統(tǒng) 

 

熱管作為一種高效的導(dǎo)熱原件，能夠快速高效地把熱能從一個(gè)地方輸送到另一個(gè)地方，也就是能夠把熱量快速有效地在兩個(gè)物體間進(jìn)行傳輸。在電動(dòng)汽車的熱管理系統(tǒng)中，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者也把熱管這一導(dǎo)熱原件應(yīng)用到動(dòng)力電池的散熱中。與傳統(tǒng)的強(qiáng)制對(duì)流散熱系統(tǒng)相比，在引入熱管的散熱系統(tǒng)中，動(dòng)力電池不僅能維持在正常工作的溫度范圍內(nèi)，而且各電池單體之間也能夠保持溫度的均勻性，這是強(qiáng)制冷卻散熱系統(tǒng)所不能達(dá)到的效果。但其質(zhì)量和體積過(guò)大，存在換熱極限。

 

熱管冷卻

 

05

 

電池加熱系統(tǒng)

 

以上介紹了四種給電池散熱的方法，而應(yīng)用在寒冷地區(qū)的電動(dòng)汽車，電池包往往需要加熱裝置。鋰電池自身特性決定，在溫度低于0℃以后，電池性能發(fā)揮就會(huì)受到影響，同時(shí)還伴有對(duì)電池壽命的損害。加熱器種類包括純電阻加熱，電熱膜加熱等。純電阻加熱器，發(fā)熱效率不高，同時(shí)占據(jù)的空間較大。優(yōu)點(diǎn)在于工作穩(wěn)定，技術(shù)成熟。加熱膜，自身材質(zhì)種類較多，各家名稱叫法并不統(tǒng)一。加熱膜以薄片的形式存在，宣稱的熱功率密度比較高，發(fā)熱效率高，理論上是比較理想的加熱形式。但其行業(yè)發(fā)展還不成熟，在汽車上應(yīng)用的時(shí)間比較短，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)只搜集到建筑行業(yè)的行標(biāo)，穩(wěn)定可靠性還有待測(cè)試和觀察。