按照传热介质不同,可将电池组热管理系统分为空冷、液冷和相变材料冷却三种。考虑到材料的研发以及制造成本等问题,目前最有效且最常用的散热系统是采用空气作为散热介质。按照散热风道结构,空冷系统又可分为串行通风方式和并行通风方式两种,分别如图4-16和图4-17所示。
串行情况下一般是使空气从电池包一侧流往另外一侧,从而达到带走热量的效果。这时,气流会将热量从先流过的地方带到后流过的地方,从而导致两处温度不一致且温差较大。而并行情况下模块间空气都是直立上升气流。这样能够更均匀地分配气流,从而保证电池包中各处的散热一致性。
热管理系统按照是否有内部加热或制冷装置可分为被动式和主动式两种。被动系统成本较低,采取的设施相对简单;主动系统相对复杂,并且需要更大的附加功率,但效果较为理想。图4-18~图4-20为空气加热与散热内、外部空气流通示意图。
图4-16 串行通风方式
图4-17 并行通风方式
图4-18 被动加热与散热—外部空气流通
图4-19 被动加热与散热—内部空气流通
图4-18和图4-19中,尽管空气是经过汽车空调或供暖系统冷却和加热的,但它仍然被认为是一种被动系统。运用这种被动系统,由于引入环境空气的温度的不一致性,环境空气必须在一定温度范围(10~35℃)中才能正常进行热管理,在环境极冷或极热条件下运行电池包可能会产生更大的不均匀。(www.daowen.com)
加热系统中,除了采用将热空气引入电池包中的方式外,还可以采用其他方式,如图4-21~图4-24所示(方形电池)。
图4-20 主动加热与散热—外部和内部空气流通
图4-21 电池列前后缠绕硅胶加热线
图4-22 电池列间添加电热膜
图4-23 电池本体上包覆电热膜
图4-24 电池上、下添加加热板
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