發表於 2019-06-06 15:59:11
一、動力電池熱管理系統的功能
由於過高或過低的溫度都將直接影響動力電池的使用壽命和性能，並有可能導致電池系統的安全問題，並且電池箱內溫度場的長久不均勻分布將造成各電池模塊、單體間性能的不均衡，因此，電池熱管理系統對於電動車輛動力電池系統而言是必需的。可靠、高效的熱管理系統對於電動車輛的可靠安全應用意義重大。
電池組熱管理系統有如下5項主要功能：
①電池溫度的準確測量和監控。
②電池組溫度過高時的有效散熱和通風。
③低溫條件下的快速加熱。
④有害氣體產生時的有效通風。
⑤保證電池組溫度場的均勻分布。
二、電池內傳熱的基本方式
電池內熱傳遞方式主要有熱傳導、對流換熱和輻射換熱3種方式。
電池和環境交換的熱量也是通過輻射、傳導和對流3種方式進行的。熱輻射主要發生在電池表面，與電池表面材料的性質相關。
熱傳導是指物質與物體直接接觸而產生的熱傳遞。電池內部的電極、電解液、集流體等都是熱傳導介質，而將電池作為整體，電池和環境界面層的溫度和環境熱傳導性質決定了環境中的熱傳導。
熱對流是指電池表面的熱量通過環境介質（一般為流體）的流動交換熱量，它也和溫差成正比。
對於單體電池內部而言，熱輻射和熱對流的影響很小，熱量的傳遞主要是由熱傳導決定的。電池自身吸熱的大小與其材料的比熱容有關，比熱容越大，散熱越多，電池的溫升越小。如果散熱量大於或等於產生的熱量，則電池溫度不會升高。如果散熱量小於所產生的熱量，熱量將會在電池體內產生熱積累，電池溫度升高。
三、電池組熱管理系統
設計實現按照傳熱介質，可將電池組熱管理系統分為空冷、液冷和相變材料冷卻3種。考慮到材料的研發以及製造成本等問題，目前最有效且最常用的散熱系統是採用空氣作為散熱介質。按照散熱風道結構，空冷系統又可分為串行通風方式和並行通風方式兩種，如圖4-16和圖4-17所示。
圖4-16 串行通風方式
圖4-17 並行通風方式
串行情況下一般是使空氣從電池包一側流往另外一側，從而達到帶走熱量的效果。這時，氣流會將先流過的地方的熱量帶到後流過的地方，從而導致兩處溫度不一致且溫差較大。而並行情況下模塊間空氣都是直立上升氣流。這樣能夠更均勻地分配氣流，從而保證電池包中各處的散熱一致性。
熱管理系統按照是否有內部加熱或製冷裝置可分為被動式和主動式兩種。被動系統成本較低，採取的設施相對簡單；主動系統相對複雜，並且需要更大的附加功率，但效果較為理想。圖4-18～圖4-20為空氣加熱與散熱主、被動結構示意圖。
圖4-18 被動加熱與散熱-外部空氣流通
圖4-19 被動加熱與散熱-內部空氣流通
圖4-20 主動加熱與散熱-外部和內部空氣流通
圖4-18和圖4-19中，儘管空氣是經過汽車空調或供暖系統冷卻和加熱的，但它仍然被認為是一種被動系統。
運用這種被動系統，由於引入環境空氣的溫度的不一致性，環境空氣必須在一定溫度範圍（10～35℃）中才能正常進行熱管理，在環境極冷或極熱條件下運行電池包可能會產生更大的不均勻。加熱系統中，除了採用將熱空氣引入電池包中的方式外，還可以採用其他方式，如圖4-21～圖4-24所示（方形電池）。
圖4-21 電池列前後纏繞矽膠加熱線
圖4-22 電池列間添加電熱膜
圖4-23 電池本體上包覆電熱膜
圖4-24 電池上、下添加加熱板
動力電池的熱管理系統對電動汽車來說是相當重要的一部分，影響到電耗，續航，電池壽命等等。
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