超薄脉冲热管，使电芯散热效率提高10倍

发文 / 钱亚光

设计 / 赵昊然

来源 / batteriesnews.com, www.mobis.com, www.motor.com

近日，市场监管总局发布公告，决定将安全隐患较高的电动汽车供电设备纳入强制性产品认证目录，实施市场准入管理。

根据国家电动汽车工程实验室和文献数据，电动汽车在充电状态下发生火灾事故的比例达到 33.33%。火灾发生的原因主要与电池、充电设备的质量有关。电池过充会导致电池正极材料脱锂，氧化能力强，导致负极材料表面氧化分解，释放大量热量，导致电池内部温度和压力急剧上升。同时，电解液高度易燃，与锂的反应剧烈燃烧，最终导致热失控和火灾。

锂离子电池的热安全问题仍然是一个应该特别谨慎对待的工程问题，可能在固态电池开始用于量产汽车之前(这是电动汽车行业长期以来的愿望，目前还很遥远)。

通常，电池系统（BSA）在多个电池模块中是通过的。（BMA）添加电池管理系统（BMS）、冷却器和各种电子产品都是用来建造的。BMA 它是一种直接产生电能的模块级部件，由多个电池模块组成，为了避免电池模块过热，提高冷却结构尤为重要。

提高排热速率的设计创新

现代摩比斯（Hyundai Mobis）最近开发了一种叫脉冲热管的热管。（Pulsating Heat Pipe, PHP）新型电池冷却装置。

脉冲热管由铝合金和制冷剂组成，设计用于放置在电池之间，有助于在DC快速充电时排出热量，使热量快速传递到冷却块，降低电池内部温度，从而稳定控制模块级内部温度。

热管道并不是什么新鲜事，它们已经广泛应用于高性能电子产品的冷却，例如计算机中央处理器。（CPU）以及智能手机。为了应对其独特的挑战，现代摩比斯将完善的技术应用于电动汽车电池。

现代摩比斯表示，这项创新技术可以在电池模块中保持稳定的温度，大大降低过热的风险。该公司指出，较低的温度将允许更快的充电效率，并减少车主在充电站停留的时间。

现代摩比斯表示，与传统热管不同，脉冲热管本质上是金属管形状的热导体，冷却效率高于标准铝制热管，通过超薄管中制冷剂的振动和循环来扩散热量。 10 超过一倍，即使在高速行驶的高负荷环境下，也能有效地将过热电芯的热量传递到冷却块上。

对经历持续运动和振动的车辆而言，脉冲热管设计保证了性能的稳定性。

电动汽车电池系统通常包括电池管理系统、冷却风扇等各种冷却机制。然而，在模块级提高冷却结构尤为重要，因为电池在超快充电时会产生大量的热量。

电动汽车电池冷却的问题还涉及到另一个经常被忽视的参数值:由于制冷系统的需要，电池重量增加。这是脉冲热管技术可以解决的问题，使得电动冷却风扇不必要，或者至少不会那么重。

工艺创新降低成本

当然，和其他新的电池技术一样，从实验室到生产线的飞跃可能需要很长时间，而且成本很高，这一点我们已经看到了。然而，从生产的角度来看，公司将尽最大努力 PHP 投入生产持乐观态度。

“我们在生产阶段采用了一种冲压工艺，完成了大规模的持续生产，简化了脉冲热管的生产工艺，降低了生产成本，使其具有商业可行性。”现代摩比斯说。

这种新型冷却系统的一个显著特点是其尺寸极小。为方便安装在汽车电池之间，脉冲热管的厚度仅为 0.8 mm，与传统热管相比(平均厚度约为 6 mm）薄得多，面积也大得多。这一纤细的设计最大限度地提高了空间利用率，并提供了优异的冷却性能。

如果脉冲热管在电池技术领域有竞争对手，最有可能的是固态电池，它承诺在不使用大量冷却硬件的情况下具有更高的热安全性。然而，在我们真正看到大规模生产的固态电池之前，这些热性能优势和其他优势可能仍然仅限于实验室。

现代化摩比斯表示，该公司的目标是拥有世界级的电池冷却技术，并进行商业应用，以提高其在未来移动市场上的竞争力。

这种突破性的散热方式满足了人们对电动汽车日益增长的需求，解决了充电时间和安全两个关键消费者痛点。脉冲热管技术将有助于通过降低电池过热风险和缩短充电时间来促进电动汽车的广泛应用。

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