電池模組對液冷板有一定的要求。首先是散熱功率大,能夠快速把模組產(chǎn)生的熱量帶走,防止溫度的急劇攀升;其次是可靠性高,車輛在道路中行走,處于工作狀態(tài)的電池包要經(jīng)過各種環(huán)境的檢測,振動、沖擊、高低溫等比較嚴酷的工作環(huán)境,動力電池包的工作電壓動輒幾百伏,冷卻液的泄露將會成為一個非常嚴峻的問題,即使使用絕緣性能好的冷卻液,但遇到外部物質(zhì)的摻雜后,也會立即降低它的絕緣性能,造成一定的安全風(fēng)險,因此,液冷板密封可靠性很重要;再者是散熱設(shè)計要精準,避免系統(tǒng)內(nèi)溫差過大,工作溫度對電池的性能和老化有著很重要的影響;最后是對重量的要求,電池包目前注重輕量化,這就要求包內(nèi)每個部件都要做到輕量化,如果液冷板占取太多的重量,會直接影響電池模組的能量密度,這是無法接受的。

針對以上問題,液冷板在設(shè)計的過程中一般采用鋁基板埋銅管,即將鋁基板用計算機數(shù)控技術(shù)加工銑槽,再采用沖壓機將已彎好形狀的銅管壓到鋁基板上面,然后進行釬焊焊接。這種設(shè)計,一方面鋁的輕量化起到減重及成本的控制作用,另一方面使銅管的高導(dǎo)熱性能也得到了充分的利用。最后設(shè)置兩個進出口,注入相應(yīng)的液體制冷劑,一般為水或者水和有機醇的混合物(醇可以防止水在低溫下結(jié)冰),水泵控制液體的循環(huán)流通。以水或者其與有機醇的混合液作為液冷散熱劑,是因為在物理學(xué)中,水的熱傳導(dǎo)系數(shù)和比熱容都比空氣大很多,熱傳導(dǎo)速度快,升溫比較慢,所以說水是一種比較理想的散熱介質(zhì)。在電池包中,因為根據(jù)環(huán)境的不同,在低溫環(huán)境出現(xiàn)時,水容易結(jié)冰,對散熱非常不利,為了解決這個問題,一般采用水和有機醇的混合比例作為制冷劑,結(jié)果得到了很好的驗證。

液冷板工作的原理是:電池工作產(chǎn)生的多余熱量,通過與板型鋁質(zhì)器件表面接觸的方式傳遞,液冷系統(tǒng)利用液體流動換熱系數(shù)較大的特性,依靠液體流動轉(zhuǎn)移高熱量,最終被器件內(nèi)部流道中通過的冷卻液帶走。

一般液冷板的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 電池包中液冷板結(jié)構(gòu)

液冷板在電動車中的應(yīng)用

在一些典型的電動車的應(yīng)用中,液冷板根據(jù)冷卻作用范圍不同,可以分為模組級別和電芯級別的液冷板。結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 模組級別的液冷板(左)和電芯級別的液冷板(右)位置

模組級別的液冷板是作為電池包內(nèi)部的一個模組,一般是放在電池模組下面,與電池直接接觸進行散熱。每個車用廠家的設(shè)計有很大的不同,大多數(shù)設(shè)計結(jié)構(gòu)為電池模組-液冷板,也有少數(shù)廠家,為了更好的解決散熱問題,使用電池和模組的并聯(lián)結(jié)構(gòu),從上而下為電池模組-液冷板-電池模組-液冷板(比如Audi Q7 PHEV)。

電芯級別的液冷板是將水冷板夾在電芯之間,成為電芯模組的一部分,能夠達到更好的散熱效果。不同類型的設(shè)計會根據(jù)廠家的不同而有所變動。

根據(jù)目前的應(yīng)用形式,在電池包中,一般方形、圓柱電池的液冷系統(tǒng),大多是模組級別,一般放置在電池箱底部位置;軟包電池,則是電芯級別的偏多。

本文標題：動力電池包液冷板的結(jié)構(gòu)及作用原理

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