热管传热原理(起底动力电池热管理之热管技术)

Posted 2023-06-02

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随着动力电池能量密度不断提高、快速充电要求的提高以及对寿命要求的提升，迫切需要发展新的热管理技术来解决当前的技术瓶颈，热管这种高效导热元件便是未来高性能动力电池热管理系统最佳选择。

采用热管进行电池热管理的优势

散热效率高

热管具有极低的热阻(~0.1K·W-1)和极高的导热系数(>1000W·m-1K-1)，其散热热流密度可达50W·cm-2以上，换热能力远高于依靠强制风冷或单相流体对流换热方法。

加热速率快

公开的研究数据显示，通过热管导热对电池进行加热，其升温速率是传统PTC加热升温速率的1.5倍。30W加热功率下可在3分钟内升温20℃，若功率为70W，则可在2min内升温40℃，因此可大大缩短寒冷环境下电动汽车启动时间。

均温性能好

研究显示，一根长度为1m的微通道热管，在一端进行加热，其沿长度方向的温差不到2℃；一个380cm2的平板热管中心处施加一个面积为1cm2、产热量20W热源，整个表面的温差也在2℃以内，体现了热管优异的均温性。

安全性好、可靠性高

采用热管的电池包内无需通入水路循环，实现水、电分离，具有更高的安全性。此外，系统整体结构简单，维修方便，因此系统可靠性更高。

当前，许多热管理行业的学者及工程师们将目光聚焦于热管技术，展开了一系列理论与实验研究。已有的研究包主要涉及：动力电池产热特性对热管传热的影响分析、针对动力电池的热管设计方法研究、热管理系统散热结构设计方法研究，以及采用热管的电池低温加热研究。

已有的研究验证了热管的可靠性与应用价值，但是随着电动汽车对热管理系统要求的提升，热管的研究仍有待进一步深入：

进一步结合实际车用工况，对热管散热制定有效的实时控制策略，实现高效、低能耗电池热管理。

充分考虑热管结构设计及其布置方式，优化传热性能，特别是针对平板类型热管的性能分析及结构设计优化。

综合系统热、电特性以及系统能耗和轻量化等指标，提出热管理系统多目标优化方案。

低温环境下的加热策略研究有待进一步深入。