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起底動力電池熱管理之熱管技術

鉅大LARGE  |  點擊量:939次  |  2019年07月09日  

隨著動力電池能量密度不斷提高、快速充電要求的提高以及對壽命要求的提升,迫切需要發(fā)展新的熱管理技術來解決當前的技術瓶頸,熱管這種高效導熱元件便是未來高性能動力電池熱管理系統(tǒng)最佳選擇。


采用熱管進行電池熱管理的優(yōu)勢


散熱效率高


熱管具有極低的熱阻(~0.1K·W-1)和極高的導熱系數(shù)(>1000W·m-1K-1),其散熱熱流密度可達50W·cm-2以上,換熱能力遠高于依靠強制風冷或單相流體對流換熱方法。


加熱速率快


公開的研究數(shù)據(jù)顯示,通過熱管導熱對電池進行加熱,其升溫速率是傳統(tǒng)PTC加熱升溫速率的1.5倍。30W加熱功率下可在3分鐘內升溫20℃,若功率為70W,則可在2min內升溫40℃,因此可大大縮短寒冷環(huán)境下電動汽車啟動時間。


均溫性能好


研究顯示,一根長度為1m的微通道熱管,在一端進行加熱,其沿長度方向的溫差不到2℃;一個380cm2的平板熱管中心處施加一個面積為1cm2、產(chǎn)熱量20W熱源,整個表面的溫差也在2℃以內,體現(xiàn)了熱管優(yōu)異的均溫性。


安全性好、可靠性高


采用熱管的電池包內無需通入水路循環(huán),實現(xiàn)水、電分離,具有更高的安全性。此外,系統(tǒng)整體結構簡單,維修方便,因此系統(tǒng)可靠性更高。


當前,許多熱管理行業(yè)的學者及工程師們將目光聚焦于熱管技術,展開了一系列理論與實驗研究。已有的研究包主要涉及:動力電池產(chǎn)熱特性對熱管傳熱的影響分析、針對動力電池的熱管設計方法研究、熱管理系統(tǒng)散熱結構設計方法研究,以及采用熱管的電池低溫加熱研究。


已有的研究驗證了熱管的可靠性與應用價值,但是隨著電動汽車對熱管理系統(tǒng)要求的提升,熱管的研究仍有待進一步深入:


進一步結合實際車用工況,對熱管散熱制定有效的實時控制策略,實現(xiàn)高效、低能耗電池熱管理。


充分考慮熱管結構設計及其布置方式,優(yōu)化傳熱性能,特別是針對平板類型熱管的性能分析及結構設計優(yōu)化。


綜合系統(tǒng)熱、電特性以及系統(tǒng)能耗和輕量化等指標,提出熱管理系統(tǒng)多目標優(yōu)化方案。


低溫環(huán)境下的加熱策略研究有待進一步深入。


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