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2023.08.01
學習教室

電動車電池模組熱模擬與安全設計

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電動車電池模組熱模擬與安全設計

在電動載具的應用裡,為了維護車載人員的生命財產,評估電池與電池模組的安全性在車用電池模組裡相當重要。電池模組的設計製造於安全性的考量主要在處理電池組的熱問題,即使通過安全規範測試的單電芯進行多電池的串並形成電池模組後,由於散熱面積的小,一旦電池模組因不當的使用而使內部電池發生熱暴走,故如何將電池模組的風險(Failsafe)控制在可接受的一定範圍內而不發生全面的燒毀,是維護生命財產的一個重點。

 

電池的熱能量測

單電池的熱變化來自於操作時電流流動在離子阻抗與電子阻抗的功率消耗,使電池溫度上升。以開放環境下實驗量測18650電池放電為例,18650電池在各種C-rate放電電壓與溫度變化所示,電池溫升隨C-rate增加而快速加溫,溫度的變化在電池平均工作電壓範圍時,電池溫升平緩。當電池容量減少至1.5 Ah左右、電壓下降後,電池溫度上升速率較大。

 

電池模組的熱能分析

由於模組是多電池進行串並聯而形成電池模組,每顆電池皆為發熱源。當進行電池的堆積後,電池堆散熱的不均勻會使電池堆內部電池的溫度高於外,當電池發熱量越大,不均勻程度越高。而高溫電池的材料衰減速率大於低溫電池,一般需要控制溫差小於5˚C之內,因此,對於電池模組的均溫維持與控管最高溫度是一個增長使用壽命的重要。

 

 

文字編輯 高柏科技團隊

 


林唯耕教授
 

作者

林唯耕教授

學歷 | 美國馬里蘭大學博士
現職 | 國立清華大學,工程與系統科學系,兼任教授
專長 | 電子構裝散熱、熱管、環路式熱管(CPL,LHP,PHP)、節能設計、太陽能儲熱與冷卻、熱流系統、電子元件之冷卻、雙相流、人造衛星暨高空飛行物之熱傳元件

 

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