动力电池电气系统安全设计(二十二)防凝露设计之提前预防

上篇文章今日寒露,聊聊电池包的凝露介绍了自然界和电池包露水产生的机理,我们就先回顾下电池包凝露产生的机理:

一、电池包凝露产生机理

1、根源在于水汽不断进入:

电池包的充放电引发呼吸效应,外部水汽可通过防爆阀透气膜,随着空气自由进入包内,而凝结成的液态水却排不出去;

2、产生条件:

当包内高温的湿润空气,接触到低于露点温度的部件时,水汽就会液化形成凝露。

动力电池电气系统安全设计(二十二)防凝露设计之提前预防

二、电池包内凝露部位

1、电池包壳体

壳体直接接触外界低温环境,与包内高温高湿空气形成温差,即使电池包不工作,上箱体、底板的边缘在春秋季节也容易产生凝露;

2、液冷管

液冷管内冷却液温度低(通常低于包内空气 10-15℃),表面也容易形成冷凝水,并且在连接处容易积水;

3、线束与插件

线束导热慢,插件金属端子散热快,二者温差导致水汽在插件接口处凝露;

4、汇流排

汇流排与电芯极柱的连接部位,散热快慢不均匀,局部的低温容易吸附水汽;

5、BDU壳体

BUD盒内接触器、熔断器、电流传感器、铜排等元件发热使空气升温,壳体温度相对较低,也会形成 “盒内高温高湿空气 – 壳体低温” 的冷凝条件。

三、防凝露思路

既然电池包的IP等级是必须满足的客观需求的,那么凝露的出现不可避免。

因此防凝露需要提前预防和事后控制两种思路:

1、凝露发生前:

从凝露产生机理入手,通过控制湿度、控制温差来减少凝露产生。

2、凝露产生后

针对已产生的凝露,重点是防止露水滴在或者积在电气部件上,以及电气件的防水;而且还要考虑积在电池包底部的积水如何排出

四、防凝露设计

1、预防和减少凝露产生

1)祛湿片的应用

通过放置吸湿材料减少箱内水汽含量,从源头降低凝露概率。

现在一般采用HCCF双向凝露控制纤维(Humidity Control Condensation Fiber)制成祛湿片,HCCF材料是在纤维材料中混合了微孔高分子吸水性聚合物;

动力电池电气系统安全设计(二十二)防凝露设计之提前预防

在相对密闭的环境中,HCCF采用纤维骨架作为输水管道,与微孔材料所配合形成蓄水池效应,保证HCCF吸湿、放湿的双向可逆性。

动力电池电气系统安全设计(二十二)防凝露设计之提前预防

根据电池包内部空间大小配置祛湿片数量,湿度控制在合理范围内:

某类型祛湿片性能如下:

吸湿性能:500ml 密闭空间,初始湿度>70%,材料可将空间湿度控制到45±5%;

放湿性能:500ml密闭空间,初始湿度<25%,材料可将空间湿度控制到45±5%;

动力电池电气系统安全设计(二十二)防凝露设计之提前预防

图片来源:浙江葆润应用材料有限公司 

2)积水排出

在电池包防凝露中祛湿片存在一个问题:电池包寿命达十年,祛湿片的吸湿能力可能会饱和,那样就导致液态水会越积越多。

积水多了,就会对电芯、壳体产生腐蚀,在这时就需要考虑进行积水槽和排液阀设计了。

小米 SU7在电池包底部防护板四角设置积水槽,收集凝露积水; 

动力电池电气系统安全设计(二十二)防凝露设计之提前预防

搭配单向排液阀将积水排出,避免积水过多,引发电池系统的短路风险。

动力电池电气系统安全设计(二十二)防凝露设计之提前预防

3)控制温差

在重点部件上通过保温、隔热材料应用,缩小与空气温差,避免在部件上产生凝露。

比如:在液冷管外部裹上保温耐磨材料。

动力电池电气系统安全设计(二十二)防凝露设计之提前预防

文中图片部分来自:知化汽车

未完待续…..

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