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          动力电池散热详解

          动力电池散热详解

          发布时间:2018-07-18 点击次数:6586次 类别:动力电池散热详解

          动力电池的性质深受温度因素的影响,放电效率随温度的变化而变化,从而影响到电动汽车的性能。

          目前锂电池的工作温度范围宽为-20℃-60℃。在低温环境下,电动汽车的续航里程会出现明显的缩减,更有甚者损失过半里程,连为“冷冰冰”的电池充电也是件困难的事。而高温情况下,若没有合适的散热方案,电池包内各处温度将出现较大差异,影响电池单体的一致性并引发一系列的后续问题。其中较为严重的是电池过充导致“热失控”,进而使电动汽车着火、爆炸。

          一言概之,电池温控和电控性能比较差的电动汽车,冬天在极北之地“病怏怏”,夏天在赤道可能“随时爆炸”。

          上述问题的出现无疑考验了动力电池温控系统的可靠性。

          如何避免这些问题的出现呢?

          厂家需要对电池进行热管理,电池的加热和散热都很重要。前者涉及的主要是冷启动、续航里程还有动力性,后者涉及电池系统质保寿命和整车的安全性。

          将电池包温度控制在合理的范围内(过低或过高都不行)才能使电池发挥最佳的性能和寿命,才能保证电动汽车的行车安全。


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          动力电池的种类:


          一、圆柱电池(也叫18650   21700型号电池,主要以特斯拉为代表的企业)

          二、方形铝壳电池(国内企业为主)

          三、软包电池(国内电池发展的主要方向,目前量产技术已经很成熟)


          磷酸铁锂型的动力电池结构示意图:


          2动力电池散热详解


          从图中可以看出,电芯的热量通过haopta导热硅胶片传递到外壳上面,外壳多数采用金属材质,可以直接将电芯的温度下降,保证电池的稳定性。

          TC100X具备超强的抗撕裂强度,可以保证电池在汽车里面正常使用的时候,耐摩擦性能,抗撕裂性能,有效寿命在20年以上,而且导热性能不随时间和使用的变化而变化。


          动力电池模组风冷结构散热方式介绍


          1、在电池模组一端加装散热风扇,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TC100X系列导热硅胶垫片,让顶部、底部不易散发的热量通过导热硅胶片传导到外壳上散热,同时TC100X系列导热硅胶垫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。


          动力电池散热详解

          动力电池模组风冷结构温升模拟


          表面温差和截面温差图


          风冷模式很有效快速的散走电池模组工作时产生的热量,保证电池模组稳定有效的工作。


          动力电池散热详解

          18650电芯动力电池模组液冷结构


          动力电池散热详解


          动力电池包液冷结构散热方式介绍


          1、电芯工作时产生的热量通过导热硅胶垫片传递至液冷管,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均衡统一,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、TC100X系列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。


          动力电池散热详解

          动力电池包液冷结构散热方式介绍


          此液冷方案采用S型导热铝管、在铝管上贴附异型导热硅胶垫片(在导热硅胶片与电芯接触面增加凸起条纹),让电芯与导热管之间接触面更大,导热效果和减震效果更好。


          动力电池散热详解

          动力电池包液冷结构温升模拟


          截面温差分布图


          电芯温度均衡,温差小,电芯工作温度能很好控制在安全温度内。


          动力电池散热详解


          软包电池堆叠结构-加热模块


          1、此方案应用于新能源汽车电池模组,电池温度过低时,先启动加热片预热电池,热量通过导热界面材料传递给电池组中的传热铝板,均匀、高效预热电池模组;电芯运行过热时,电芯热量通过导热界面材料传导至传热铝板,再传递至金属外壳,快速散热,保证电池模组的稳定工作。


          2、TC100D系列导热界面材料有良好的绝缘性能、耐磨性能,能有效防护电池组与加热片、外壳之间的摩擦,避免产生的磨损,短路等相关安全问题。


          动力电池散热详解


          软包动力加温电池包10分钟温升模拟


          由此模拟结果可看出,在加热电池模组的方案中,使用导热界面材料填充加热片和电池模组中的传热部件能有效提高传热效率,使各部件温度快速均衡,使电池模组能够更快进入稳定工作状态。


          动力电池散热详解


          磷酸铁锂硬壳电芯电池包结构


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          磷酸铁锂硬壳电芯电池包


          1、此方案亦适用于新能源汽车电池模组自然散热方案和加热模块方案,电池温度过低时,侧面加热片加热预热电池,热量通过导热界面材料传递给电池组内部填充的导热界面材料,再传递给电芯,均匀、高效预热电池模组,让新能源汽车快速进入稳定运行状态;电芯运行过热时,电芯热量通过导热界面材料传导至金属外壳,快速散热,保证电池模组的安全、稳定工作。


          2、TC100D系列导热界面材料有良好的绝缘性能、耐磨性能,能有效防护电池组与加热片、金属外壳之间的摩擦,避免产生的磨损,短路等相关安全问题。


          动力电池散热详解


          动力电池包自然散热模拟


          表面温差模拟示意图


          在未使用导热界面材料时,整体电池包温度较高,且集中在中心区域无法散热,会产生过热风险

          在模组中使用导热界面材料以后,大部分热量通过导热界面材料传导至外壳散热,电池模组温度可控制在安全范围内。


          动力电池散热详解


          软包电池的典型选材:



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