介紹圓柱形動力電池的散熱方式
來源：寶鄂實業(yè)
2020-01-12 20:12
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圓柱形動力電池的散熱研究
在三種主要的動力電池類型中，圓柱形電池是商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化中最成熟的一種，因為它們在消費市場上的廣泛應(yīng)用，盡管它們沒有最大的市場份額。經(jīng)過多年的沉淀，這一過程是穩(wěn)定和一致的。由三種材料制成的圓柱形細胞的能量密度為210~250Wh/kg。大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化的電池，使該模塊也具備了自動化生產(chǎn)的前提。
圓柱形電池體積小，非常適合電池盒的不規(guī)則空間，可以充分利用角落空間。雖然目前的18650面臨著被21700所取代的問題，但在一段時間內(nèi)，18650仍將在外形低、功率要求復(fù)雜、要求相對敏感的小型車上占有一席之地。
模塊的基本結(jié)構(gòu)
在圓柱形核心模塊的設(shè)計中，模塊結(jié)構(gòu)是多樣化的，主要根據(jù)客戶的需求和型號來確定，導(dǎo)致最終的模塊制造工藝不一樣。該模塊一般由電池、上下支撐、母線(也稱連接板)、采樣線束、絕緣板等主要部件組成，如下圖所示。
結(jié)構(gòu)設(shè)計
圓柱形電池模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計是將若干個圓柱形電池固定在指定的位置，以保證在合理的振動和沖擊條件下，不會發(fā)生過度的位移。電池的位置由電池支架決定。在極端情況下，電池支架可能變形。為了保持電池之間的距離，通常需要分別設(shè)計耐高溫和低質(zhì)量的通信隔離片。下圖中jac iEV5模塊中間的黑色部分應(yīng)該是這種類型的設(shè)計意圖。
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在圓柱形電池模塊中，只要總線連接電池的一極，就更容易實現(xiàn)并聯(lián)。然而，為了實現(xiàn)電流密度均勻分布和熱場均勻，這是測試工程師水平的地方。一般情況下，盡量設(shè)計對稱結(jié)構(gòu)，但模塊進出口線附近的位置總是與其他單元不同，這是設(shè)計和仿真的關(guān)鍵。像特斯拉這樣形狀奇怪的并行總線設(shè)計應(yīng)該通過測量熱量和電流的分布來計算(特斯拉模塊在本文的后半部分有介紹)。
介紹了動力電池模塊的散熱方式
對液體冷卻和相變材料冷卻進行了詳細的討論。典型的圓柱形電池的液冷模塊是特斯拉，這將在后面的例子中介紹。簡單的液體冷卻系統(tǒng)是將具有良好導(dǎo)熱性的設(shè)備放置在靠近電池的地方，以盡可能均勻有效地帶走電池工作過程中產(chǎn)生的多余熱量。
液體冷卻可以完全獨立運行，就像特斯拉一樣，也可以與其他冷卻方法結(jié)合使用。其中重要的一種形式是與導(dǎo)熱硅膠的結(jié)合，如下圖所示。導(dǎo)熱硅膠比金屬與金屬之間的貼合更緊密，從而獲得更好的傳熱性能。
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手術(shù)期間產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)移到電池的液體冷卻管通過導(dǎo)熱硅膠墊片,和自由流通的熱量帶走冷卻液的流動,這樣整個電池組的溫度平衡和統(tǒng)一。冷卻液的強比熱容吸收電池組運行時產(chǎn)生的熱量，使整個電池組在安全的溫度下運行。導(dǎo)熱硅膠具有良好的絕緣性能和高回彈性，能有效避免電池間的振動和摩擦損傷問題，以及電池間短路的隱患，是水冷卻方案的最佳輔助材料。
該液體冷卻方案采用折中觀點導(dǎo)熱鋁管,并附加特殊類型導(dǎo)熱硅膠帶鋁管(提高邊緣添加到接觸表面之間的導(dǎo)熱硅膠帶和細胞),因此,細胞之間的接觸表面和導(dǎo)熱管較大,導(dǎo)熱效果和減震效果更好。
電池模塊PCM冷卻結(jié)構(gòu)為圓柱形電池，適用于相變材料，可與液體一起冷卻使用，也可單獨使用。單個應(yīng)用程序可以以多種方式排列。PCM面板可以附加到電池模塊的外部
