電動汽車動力電池如何進行散熱？

如何用一句話來形容現(xiàn)在的天氣?大概就是“就算男/女票跑了，也懶得出門去追。”為了不變成“燒烤”，就該哪涼快哪待著去。電池怕水又怕熱，這是大家都知道的，動力電池是電動汽車的心臟，要耐得了高溫、防得了水、受得住凍。而一旦電動汽車出了事，最先想到的就是“心臟”出了問題，那在這樣的高溫天氣下，動力電池能靜下“心”嗎?

目前我國大多數(shù)電動汽車都是以鋰電池作為動力電池的主要原材料。包括三元鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰和鈷酸鋰等。而最常用的還是三元鋰和磷酸鐵鋰。三元鋰電池能量密度更大、體積小、質(zhì)量輕，但安全性經(jīng)常受到懷疑。磷酸鐵鋰電池雖然能量密度小，卻被認為更安全。

從下表可看出，兩種電池材料各有優(yōu)缺，也正因此才會根據(jù)具體的車型和需求采用不同的電池材料。據(jù)了解，在乘用車領(lǐng)域三元鋰電池已成為主角，而在客車領(lǐng)域磷酸鐵鋰電池則更常用。

不過動力電池工作電流大，產(chǎn)熱量大，同時電池包處于一個相對封閉的環(huán)境，就會導(dǎo)致電池的溫度上升。這是因為鋰電池中的電解質(zhì)，電解質(zhì)在鋰電池內(nèi)部起電荷傳導(dǎo)作用，沒有電解質(zhì)的電池是無法充放電的電池。目前鋰電池大部分是易燃、易揮發(fā)的非水溶液組成，這個組成體系相比水溶液電解質(zhì)組成的電池有更高的比能量和電壓輸出，符合用戶更高的能量需求。因為非水溶液電解質(zhì)本身易燃、易揮發(fā)，浸潤在電池內(nèi)部，也形成了電池的燃燒根源。因此上述兩種電池材料的工作溫度都不得高于60℃，但現(xiàn)在室外溫度已接近40℃，同時電池本身產(chǎn)熱量大，將導(dǎo)致電池的工作環(huán)境溫度上升，而如果出現(xiàn)熱失控，情況將十分危險了。為了避免變成“燒烤”，給電池散熱就尤為重要了。

電池包散熱有主動和被動兩種，兩者之間在效率上有很大的差別。被動系統(tǒng)所要求的成本比較低，采取的措施也較簡單。主動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜一些，且需要更大的附加功率，但它的熱管理更加有效。

空冷和液冷主被動系統(tǒng)示意圖

不同傳熱介質(zhì)的散熱效果不同，空冷和液冷各有優(yōu)劣。

采用氣體(空氣)作為傳熱介質(zhì)的主要優(yōu)點有：結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，有害氣體產(chǎn)生時能有效通風(fēng)，成本較低;不足之處在于：與電池壁面之間換熱系數(shù)低，冷卻速度慢，效率低。目前應(yīng)用較多。

采用液體作為傳熱介質(zhì)的主要優(yōu)點有：與電池壁面之間換熱系數(shù)高，冷卻速度快;不足之處在于：密封性要求高，質(zhì)量相對較大，維修和保養(yǎng)復(fù)雜，需要水套、換熱器等部件，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。

在實際的電動大巴應(yīng)用中，由于電池組容量大、體積大，相對來講功率密度比較低，因此多采用風(fēng)冷方案。而對于普通乘用車的電池組，其功率密度則要高得多。相應(yīng)的，它對散熱的要求也會更高，所以水冷的方案也更加普遍。

不同的電池包結(jié)構(gòu)傳感器會根據(jù)測溫點和需求來定。溫度傳感器會被放置在最具代表性、溫度變化幅度最大的位置，例如空氣的進出口位置以及電池包的中間區(qū)域。特別是最高溫和最低溫處，以及電池包中心熱量累積較厲害的區(qū)域。這樣有助于將電池的溫度控制在一個相對安全的環(huán)境，避免過熱和過冷對電池造成危險。

另外，就是電池隔膜的作用，主要是在狹小空間內(nèi)將電池正負級板分隔開來，防止兩極接觸造成短路，卻能保證電解液中的離子在正負極之間自由通過。因此隔膜就成了保證鋰離子電池安全穩(wěn)定工作的核心材料。

電解液是為了隔絕燃燒來源，隔膜是為了提高耐熱溫度，而散熱充分則是降低電池溫度，避免積熱過多引發(fā)電池?zé)崾Э?。如果說電池溫度急劇升高到300℃，即使隔膜不融化收縮，電解液自身、電解液與正負極也會發(fā)生強烈化學(xué)反應(yīng)，釋放氣體，形成內(nèi)部高壓而爆炸，所以采用適合的散熱方式至關(guān)重要。

不過相比電動大巴、電動物流車等要在高溫?zé)鞠埋R不停蹄地工作，個人電動汽車用戶還是幸運的。面對如此高溫天氣，不論是電動汽車還是傳統(tǒng)汽車，出于安全考慮，用戶們還是應(yīng)盡量減少戶外工作，不要讓愛車長時間暴曬，對于電動汽車還要避免過充過放，盡量選用慢充充電方式。