锂离子电池的热管理(第1页)

halisi

　　基于操控和安全方面的原因，在电动及混合动力汽车上保持电池温度在一定范围内是相当关键的。为了快速有效地找到最佳的冷却方法，菲亚特研究人员正在转向建模方法。
　　在Orbassano（都灵附近）的菲亚特研究中心 ，我们的团队参与了对用于汽车的锂和铅酸电池以及超级电容器的研究。
　　菲亚特目前生产电动版的菲亚特500 ，只是在美国加州出售。
　　冷却多个电池单元组
　　我们不制造锂离子电池单体（图1） ，但我们负责组合多达100个单体成为电池包，以获得所需要的350V电源。因此，在保持电池包轻便小巧的同时，我们也必须提供有效的冷却。由于单体是串联的，哪怕一个单体因过热而出现问题，都会对整个电池包产生负面影响。
　　图1：三种类型的锂离子电池单体：圆柱形，棱柱形和袋状。
　　

　　


　　同一电池包中不同单体的最大温差不能超过5 ℃，这一点非常重要。此外，如果电池包整体温度太低，又会限制其所能提供的电量；如果温度太高，很可能存在热失控的风险，由此导致电解液泄露、冒烟或者最糟糕的情形，火灾。
　　在这些电池中，热量源于焦耳热（电阻热）和化学反应，这可以用一个由电流密度决定的公式来计算。在我们的设计中，更倾向于用对流空气冷却，所以我们用COMSOL Multiphysics软件来研究电池的表面分布特性。
　　我们的模型（图2）把袋状单体的表面分割成九个区域，对应于单体自身的热电偶。在几个不同充/放电速率下，我们用热电偶和红外热摄像头测量（图3），检查温度分布，验证了该模型与实际情况一致。我们发现，两者的差异，不超过1 ℃（图4）。
　　有了这个信息和基于对模型的信任，我们能找到单体上的热点并研究其内部的温度分布。在电池袋植入热电偶非常困难，所以用别的方法不易获取可靠的数据。我们的方法提供了非常宝贵的信息。
　　


　　图2 ：一个锂离子电池组的表面热分布。
　　

　　
　　图3：使用红外相机和热电偶测量袋状单体表面热分布的结果。
　　


　　图4：锂电池单体表面一处热电偶的试验结果和模型计算值的比较。结果表明两条曲线的最大差异仅1℃。
　　更小，更轻的电池包
　　通过从模型获得的知识，我们得以合理减少电池单体间的空隙，这不仅节省了空间并且由于使用更小的电池框架而削减了重量。这也让在更多车型上排布电池包变得容易。要使市面上的更多车型电动化，这一点很重要。
　　此外，我们确认，可以使用一个功率更小的风扇，这也有助于降低成本。利用这一模型，我们能够削减70 ％的设计时间。一般情况下电池组的设计需要近1000小时，但我们估计，我们可以减少到大约300小时。
　　未来的项目也将着眼于另一个极端情况，即在低于冰点的温度下。此时，这类电池充电困难。但通过利用焦耳热效应，并通过创新的设计，我们相信也能解决这个问题。

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heliping

电池台高神了，化学都忘记了

皓首仙翁

能不能将电池浸泡在无水酒精中，利用液体散热。

405595669

酒精？易燃的东西哦！
特斯拉的乙二醇和水，常规的应该就可以了。