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熱管:未來高性能動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的最佳選擇

2019-03-25 13:53  來源:高工鋰電網(wǎng)  瀏覽:  

隨著動(dòng)力電池能量密度不斷提高、快速充電要求的提高以及對(duì)壽命要求的提升,迫切需要發(fā)展新的熱管理技術(shù)來解決當(dāng)前的技術(shù)瓶頸,熱管這種高效導(dǎo)熱元件便是未來高性能動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)最佳選擇。

采用熱管進(jìn)行電池?zé)峁芾淼膬?yōu)勢(shì)

散熱效率高

熱管具有極低的熱阻(~0.1K·W-1)和極高的導(dǎo)熱系數(shù)(>1000W·m-1K-1),其散熱熱流密度可達(dá)50W·cm-2以上,換熱能力遠(yuǎn)高于依靠強(qiáng)制風(fēng)冷或單相流體對(duì)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(dǎo)熱對(duì)電池進(jìn)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(nèi)升溫20℃,若功率為70W,則可在2min內(nèi)升溫40℃,因此可大大縮短寒冷環(huán)境下電動(dòng)汽車啟動(dòng)時(shí)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(jìn)行加熱,其沿長度方向的溫差不到2℃;一個(gè)380cm2的平板熱管中心處施加一個(gè)面積為1cm2、產(chǎn)熱量20W熱源,整個(gè)表面的溫差也在2℃以內(nèi),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(nèi)無需通入水路循環(huán),實(shí)現(xiàn)水、電分離,具有更高的安全性。此外,系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維修方便,因此系統(tǒng)可靠性更高。

當(dāng)前,許多熱管理行業(yè)的學(xué)者及工程師們將目光聚焦于熱管技術(shù),展開了一系列理論與實(shí)驗(yàn)研究。已有的研究包主要涉及:動(dòng)力電池產(chǎn)熱特性對(duì)熱管傳熱的影響分析、針對(duì)動(dòng)力電池的熱管設(shè)計(jì)方法研究、熱管理系統(tǒng)散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(yàn)證了熱管的可靠性與應(yīng)用價(jià)值,但是隨著電動(dòng)汽車對(duì)熱管理系統(tǒng)要求的提升,熱管的研究仍有待進(jìn)一步深入:

進(jìn)一步結(jié)合實(shí)際車用工況,對(duì)熱管散熱制定有效的實(shí)時(shí)控制策略,實(shí)現(xiàn)高效、低能耗電池?zé)峁芾怼?/p>

充分考慮熱管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其布置方式,優(yōu)化傳熱性能,特別是針對(duì)平板類型熱管的性能分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(biāo),提出熱管理系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化方案。

低溫環(huán)境下的加熱策略研究有待進(jìn)一步深入。

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