散熱管理系統的重要性

Tesla Roadster的電池熱管理系統

The heat management system of Tesla Roadster battery

Tesla Motors公司的Roadster純電動汽車采用了液冷式電池熱管理系統。車載電池組由6831節18650型鋰離子電池組成，其中每69節并聯為一組(brick)，再將9組串聯為一層(sheet)，最后串聯堆疊11層構成。電池熱管理系統的冷卻液為50%水與50%乙二醇混合物。

圖 1.(a)是一層(sheet)內部的熱管理系統。冷卻管道曲折布置在電池間，冷卻液在管道內部流動，帶走電池產生的熱量。圖 1.(b)是冷卻管道的結構示意圖。冷卻管道內部被分成四個孔道，如圖 1.(c)所示。為了防止冷卻液流動過程中溫度逐漸升高，使末端散熱能力不佳，熱管理系統采用了雙向流動的流場設計， 冷卻管道的兩個端部既是進液口，也是出液口，如圖 1(d)所示。電池之間及電池和管道間填充電絕緣但導熱性能良好的材料(如Stycast 2850/ct)，作用是：1)將電池與散熱管道間的接觸形式從線接觸轉變為面接觸;2)有利于提高單體電池間的溫度均一度;3)有利于提高電池包的整體熱容，從而降低整體平均溫度。

通過上述熱管理系統，Roadster電池組內各單體電池的溫度差異控制在±2°C內。2013年6月的一份報告顯示，在行駛10萬英里后，Roadster電池組的容量仍能維持在初始容量的80%~85%，而且容量衰減只與行駛里程數明顯相關，而與環境溫度、車齡關系不明顯。上述結果的取得依賴電池熱管理系統的有力支撐。