撰文 / 錢亞光

設計 / 趙昊然

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

近日，市場監(jiān)管總局發(fā)布公告，決定將具有較高安全風險的電動汽車供電設備納入強制性產(chǎn)品認證目錄范圍，實施市場準入管理。

根據(jù)電動車輛國家工程實驗室和文獻的數(shù)據(jù)，充電狀態(tài)下電動汽車發(fā)生火災事故占比達33.33%。起火的原因主要與電池、充電設備的質(zhì)量有關。電池過充會使電池正極材料出現(xiàn)脫鋰，具有強氧化能力，使負極材料表面產(chǎn)生氧化分解，放出大量的熱，導致電池內(nèi)部溫度和壓力急劇上升，同時電解液高度易燃，與鋰發(fā)生反應劇烈燃燒，最終導致熱失控引發(fā)起火。

可能在固態(tài)電池開始應用于量產(chǎn)汽車（這是電動汽車行業(yè)長期以來的一個愿望，目前來看實現(xiàn)起來仍是遙遙無期）之前，鋰離子電池的熱安全性問題仍將是一個需要特別謹慎對待的工程問題。

通常，電池系統(tǒng)（BSA）是通過在多個電池模塊（BMA）上添加電池管理系統(tǒng)（BMS）、冷卻風扇以及各種電子設備來構(gòu)建的。BMA是直接產(chǎn)生電能的模塊級組件，由多個電池單元堆疊而成，優(yōu)化冷卻結(jié)構(gòu)以防止電池單元過熱至關重要。

設計創(chuàng)新提升散熱速度

現(xiàn)代摩比斯（Hyundai Mobis）最近開發(fā)了一種名為脈動熱管（Pulsating Heat Pipe, PHP）的新型電池冷卻裝置。

脈動熱管由鋁合金和制冷劑組成，設計用于放置在電芯之間，在直流快速充電時幫助散熱，使熱量能夠快速傳遞到冷卻塊，降低電芯內(nèi)部溫度，從而在模塊級別上穩(wěn)定地控制內(nèi)部溫度。

熱管并非新鮮事物，它們已被廣泛用于冷卻高性能電子設備，如計算機中央處理器（CPU）和智能手機。現(xiàn)代摩比斯將成熟的技術(shù)應用于電動汽車電池，以應對其獨特的挑戰(zhàn)。

現(xiàn)代摩比斯稱，這項創(chuàng)新技術(shù)能夠在電池模塊內(nèi)保持穩(wěn)定的溫度，大大降低過熱的風險。該公司指出，較低的溫度將允許更快的充電速度，并減少車主在充電站停留的時間。

現(xiàn)代摩比斯表示，與傳統(tǒng)熱管不同，脈動熱管本質(zhì)上是金屬管狀的熱導體，通過超薄管內(nèi)制冷劑的振動和循環(huán)擴散熱量，冷卻效率比標準鋁制熱管高10倍以上，能夠有效地將過熱電芯的熱量傳遞到冷卻塊，即使在車輛高速行駛的高負荷條件下也能發(fā)揮作用。

脈動熱管設計確保了性能的穩(wěn)定性，這對于經(jīng)歷持續(xù)運動和振動的車輛來說是一個關鍵特性。

電動汽車電池系統(tǒng)通常包括各種冷卻機制，如電池管理系統(tǒng)、冷卻風扇和其他組件。然而，由于電池在超快速充電時會產(chǎn)生大量熱量，因此在模塊級優(yōu)化冷卻結(jié)構(gòu)至關重要。

給電動汽車電池降溫的問題還涉及到另一個經(jīng)常被忽視的參數(shù)：由于需要冷卻系統(tǒng)而導致的電池重量增加。這是脈動熱管技術(shù)可以解決的問題，使電動冷卻風扇變得不必要，或者至少不會那么笨重。

工藝創(chuàng)新降低成本

當然，與其他新的電池技術(shù)一樣，從實驗室到生產(chǎn)線的跨越可能需要很長時間且成本高昂，這一點我們已經(jīng)看到了。但該公司對在生產(chǎn)層面上以最小的努力將PHP投入生產(chǎn)持樂觀態(tài)度。

現(xiàn)代摩比斯表示：“我們在生產(chǎn)階段采用了一種沖壓工藝，實現(xiàn)了大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，簡化了脈動熱管的生產(chǎn)過程，降低了生產(chǎn)成本，使該技術(shù)具有商業(yè)可行性。”

這種新型冷卻系統(tǒng)的突出特點之一是其尺寸非常小。為了方便安裝在車輛電芯之間，脈動熱管厚度僅為0.8毫米，比傳統(tǒng)熱管（平均厚度約為6毫米）薄得多，面積也大得多。這種纖薄的設計最大限度地提高了空間利用率，同時提供了卓越的冷卻性能。

如果脈動熱管在電池技術(shù)領域有競爭對手的話，那最有可能的是固態(tài)電池，它承諾有更高的熱安全性，從而無需使用大量的冷卻硬件。但是在我們真正看到大規(guī)模量產(chǎn)的固態(tài)電池之前，這些熱性能方面的優(yōu)勢，以及其他一些優(yōu)勢，很可能仍僅限于實驗室。

現(xiàn)代摩比斯表示，該公司的目標是獲得世界一流的電池冷卻技術(shù)，并進行商業(yè)化應用，以提升其在未來移動市場中的競爭力。

這種創(chuàng)新性的散熱方法，迎合了人們對電動汽車日益增長的需求，解決了兩個關鍵的消費者痛點：充電時間和安全性。通過降低電池過熱的風險并縮短充電時間，脈動熱管技術(shù)將有助于推動電動汽車的廣泛采用。