(1)串行通风与并行通风方式
按照散热风道结构(散热流场设计),风冷系统分为串行通风方式和并行通风方式两种。串行通风方式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。这时气流会将先流过地方的热量带到后流过的地方,从而导致两处温度不一致且温差较大。图5.18所示为串行通风方式示意图。
图5.18 串行通风方式
在并行通风方式下,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、均匀地带走热量,从而保证电池包中各处的散热一致性,从而保证电池包的温度均衡,不会出现串行通风时在一个区域内出现热量积累、温度较高等现象。图5.19所示为并行通风方式示意图。
图5.19 并行通风方式
(2)被动冷却系统和主动冷却系统
热管理系统按照是否有内部加热或制冷装置分为被动冷却系统和主动冷却系统。被动冷却系统直接将电池内部的热空气排出车体,成本较低,采取的设施相对简单;主动冷却系统相对复杂,通常具有一个内循环系统,并且根据电池系统内部的温度进行主动调节,以达到最大散热能力。主动冷却系统需要更大的附加功率,效果更好。
图5.20所示为被动冷却系统示意图,图5.21所示为主动冷却系统示意图。
图5.20 被动冷却系统示意图
图5.21 主动冷却系统示意图
(3)热管相变材料冷却
热管技术是1963年美国洛斯·阿拉莫斯(Los Alamos)国家实验室的乔治·格罗佛(George Grover)发明的一种称为“热管”的传热元件,它充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质,通过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外。(www.xing528.com)
典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成,将管内抽成负压后充以适量的工作液体,使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发端(加热端),另一端为冷凝端(冷却端),当热管的一端受热时毛细管中的液体蒸发汽化,蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体,液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发端。如此循环不已,热量由热管的一端传至另一端。热管在实现这一热量转移的过程中,包含了以下6个相互关联的主要过程:
①热量从热源通过热管管壁和充满工作液体的吸液芯传递到(液-气)分界面。
②液体在蒸发端内的(液-气)分界面上蒸发。
③蒸汽腔内的蒸汽从蒸发端流到冷凝端。
④蒸汽在冷凝端内的气-液分界面上凝结。
⑤热量从(气-液)分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源。
⑥在吸液芯内由于毛细作用使冷凝后的工作液体回流到蒸发端。
图5.22所示为热管工作原理示意图。
图5.22 热管工作原理
热管的工作液要具有较高的汽化潜热、导热系数,合适的饱和压力及沸点,较低的黏度及良好的稳定性。图5.23所示为热管降温仿真分析结果比对。图5.24所示为热管降温实验结果比对。
图5.23 热管降温仿真分析结果对比
图5.24 热管降温测试结果对比
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