咨询热线: 180-9823-3681
服务热线: 0769-82228409
中文 / EN
动力电池散热方案

现在的新能源汽车,基本上是由电池组直接或者间接提供动力的,按照能量来源和动力组成来划分,电动汽车可以分为纯电动汽车(EV,Electric Vehicle)、混合动力电动汽车(HEV,Hybrid Electric Vehicle)和燃料电池电动汽车(FCEV,Fuel Cell Electric Vehicle),无论哪种形式的新能源汽车,电池组的热管理都是其设计中非常重要的一个环节。

混合动力电动汽车

材料

密度(Kg/m3

导热系数(W/m℃)

比热(J/Kg))

池主体

2123

30.6

913

极耳(正)

2719

202.4

871

极耳(负)

8978

387.6

381

隔膜

1008

0.3344

1978

壳体

8193

14.7

439.3

锂电池的物性参数


 加工工艺介绍

我司的电池包液冷方案主要采用埋管和微通道的工艺,埋管的工艺是为了充分利用铜的高导热性的特点,我们采用在铝板上开槽,然后嵌入铜管的方式,而微通道的方式则是为了提高内部流到的对流换热系数,更加快速均匀的让冷却液将热量带走。
材料 密度(Kg/m3) 导热系数(W/m℃) 比热(J/(Kg℃))
电池主体 2123 30.6 913
极耳(正) 2719 202.4 871
极耳(负) 8978 387.6 381
隔膜 1008 0.3344 1978
壳体 8193 14.7 439.3

①、埋管:单侧和发热器件贴合,将铜管和开槽的铝板过盈配合,将铜管压扁并进行铣面等精加工的方式进行处理,以保证较好的贴合

埋管

②微通道:采用型材模具或者机加工的方式获得微通道结构,然后结合焊接工艺对其进行密封处理,这样可以充分提高内部流体和壁面之间的对流换热系数,大幅度提升换热效率。


电池的规格(磷酸铁锂电池)
电池的类型:磷酸铁锂
额定容量:55Ah
标称电压:3.2V
直流内阻:2mΩ
电池尺寸:136mm x 199mm x 28.5mm
最大持续充电电流:3C
最大持续放电电流:5C


基板材料:AL6063-T6
管路材料:紫铜T2
采用2并120串的方式,整个电池系统分4个冷却单元,现在对其一个单元进行热分析。
磷酸铁锂电池的热损耗主要来源于内阻和反应热,充电和放电过程不同,且随不同的SOC是变化,该项目电池单体的损耗数据如下图。

                                充电模式下损耗数据


                                              放电模式下损耗数据

边界条件
冷    媒:50%体积比的乙二醇水溶液
冷媒温度:25℃
体积流率:4L/min

设计要求
流动阻力小于10Kpa
电池温升小于20℃,且电池之间温度差小于5℃

流场分布云图

进出口压力差大约3Kpa

                        充电过程电池表面温度分布云图


电池包充电过程中,在SOC为70%-80%的情况下,温度最高,电池包最高温度大约35℃,温升大约10℃,电池包之间的温差大约3℃,都可以满足设计要求。

充电过程中各电池包表面最高温度随时间变化

                充电过程电池表面温度分布云图


电池包放电过程中,在SOC为0-10%的情况下,温度最高,电池包最高温度大约43℃,温升大约18℃,电池包之间的温差大约5℃,都可以满足设计要求。


          放电过程中各电池包表面最高温度随时间变化

结论

1、在4L/min的体积流量下,管道的流动阻力大约3Kpa,可以满足设计要求;
2、按照1C的充放电倍率进行计算,工况比较严酷(1小时连续工作,完成充放电),充电模式下电池包电池包最高温度大约35℃,温升大约10℃,电池包之间的温差大约3℃,可以满足设计要求;
3、放电电模式下电池包电池包最高温度大约43℃,温升大约18℃,电池包之间的温差大约5℃,也可以满足设计要求,但是在电池电量只剩5%-10%的情况下,电池的温度将明显升高。

上一篇: 光纤激光器散热方案

下一篇: 光伏逆变器散热方案