動力電池散熱微通管-沒有它,電動車可能會燒起來

更新於 2024/11/17閱讀時間約 2 分鐘
因應碳中和議題,汽車工業面臨節能減排與低碳轉型的挑戰,電能直驅車輛發展模式似乎成為降低石油依賴和廢氣的主要途徑。市面上電動車的主要以圓柱型鋰電池作為儲能部件,在保持一定運行效能所需的電池數目會以不同倍率放電,而空間與時間的累積則導致大量熱能產生,將直接影響電池組的運行、壽命、功率與安全性。
動力電池散熱方式主要分為氣冷散熱、液冷散熱、固體相變材料散熱:
1.氣冷式散熱
透過外部風扇所產生的氣流通過電池表面,帶走電池運行所產生的熱量而達到散熱的目的,但此種方式通常在進氣側會因冷空氣進入溫度較低,排氣側則累積前段的空氣熱量散熱效果較差,使得整體電池包的均溫性較差。
2.液冷式散熱
當前最普遍使用的散熱方式,通常是透過某一單向對流循環通道,使高導熱率的製冷劑(如水、乙二醇混合物、礦物質油或R134a…等)間接接觸電池包將熱量帶走,如BMW i3與TESLA都是使用這樣的型式散熱,但複雜的結構也讓整套系統增加了不少車體重量。
3.相變材料式散熱
常見如石臘,一般該物質在液態與固態之間轉變而有吸熱或放熱的作用,藉以對電池包達到低溫加熱與高溫散熱的效果。
而目前動力電池散熱系統還是以液冷式散熱為主,為改善冷卻模組複雜與體積過大的問題,在近20年發展了一種散熱微通管的結構,其通道當量直徑範圍在10~1,000μm之間,而當管內徑小到0.5~1mm時,會產生對流換熱係數增大50%~100%的特性,這種散熱的扁平管內有橫置並列數十條細微流道,並可疊層數件為一組,再於扁平管的兩端與圓形集管相聯,便於製冷劑迴流達到強化冷卻的目的。
散熱微通管通常以鋁合金擠型製造,管道間壁厚約0.3~0.5mm,需要相當穩定的製程條件與設備,且內孔直徑小於1mm,流動應力非常高,對於擠型模具的強度與壽命具有相當程度的考驗,而薄板型多孔結構也對擠型後的平面變形控制增加不少難度。
#歐盟說2035年後禁生產燃油引擎車輛
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散熱微通管的形式
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鑒於多數產品開發屬於連續製程,常需串連各類成形工法達成客戶要求,當前成形技術研究大都著重單點項目,以鍛造、沖壓、加工為主;因此將整合各項固態金屬成形技術與資源(涵蓋鍛造、擠型、軋延、抽製、旋壓/鍛、沖壓、液壓鼓脹、CAE),協助在職者或有興趣的朋友一同深入討論。
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