一文了解电池热管理设计热阻分析
热阻（Thermal resistance）定义
在通常条件下，热量的传递通过传导、对流、辐射三种方式进行。传导是通过物体的接触，将热流从高温向低温传递，导热率越好的物体则导热性能越好，一般来说金属导热性能最好；对流是通过物体的流动将热流带走，液体和气体的流速越快，则带走的热量越多；辐射不需要具体的中间媒介，直接将热量发送出去，真空中效果更好。导热率不好，就是热量在热流路径上遇到的阻力，反映介质或介质间的传热能力的大小。当热量在物体内部传输时（通常是从高温传递到低温），遇到的阻力称为导热热阻。当热量流过两个相接触的固体的交界面时，界面本身对热流呈现出明显的热阻，称为接触热阻。在对流换热过程中，固体壁面与流体之间的热阻称为对流换热热阻。两个温度不同的物体相互辐射换热时的热阻称为辐射热阻。
热阻产生的原因
热阻产生的原因主要有以下几个方面：材料的导热性能：不同的材料具有不同的热导率。热导率低的材料，如某些绝缘材料，会对热流产生较大的阻碍，从而导致热阻增大。例如，空气的热导率较低，在存在空气层的情况下，热传递会受到明显阻碍。接触热阻：当两个固体表面接触时，由于表面粗糙度、压力不足、存在杂质或氧化层等因素，实际接触面积小于表观接触面积，从而产生接触热阻。比如，在电子设备中，芯片与散热器之间的接触不完全紧密就会导致接触热阻。几何形状和尺寸：物体的形状、厚度和长度等几何因素会影响热传递路径，从而产生热阻。较长、较细的物体，热流通过的路径更长，热阻也就相对较大。热辐射阻碍：在高温环境中，热辐射是一种重要的传热方式。但如果存在阻挡热辐射的物体或表面，就会产生热阻。流体流动阻力：在涉及流体（液体或气体）传热的情况下，流体的流动速度、粘度、通道的形状和尺寸等因素会影响传热效果，产生热阻。
电池包热管理中的热阻是一个重要的参数，它指的是热量在传递过程中所遇到的阻力。
在电池包热管理系统中，存在各种接触面，例如电芯与冷板、电芯与导热硅胶等，这些接触面之间会存在接触热阻。接触热阻的大小会影响热量的传递效率。
准确设置接触热阻对于电池包热管理仿真结果的准确性非常重要。在进行电池包热管理仿真时，需要通过实验测量或根据经验数据来确定接触热阻的值。
另外，导热率也是电池包热管理仿真中的关键参数之一，它表示材料本身的导热性能。不同的材料具有不同的导热率，例如电芯、导热硅胶、冷板等的导热率各不相同。
为了更准确地模拟电池包的热管理情况，还需要进行三维数模的几何清理、合适的网格划分，以及设置不同域耦合面 interface 等操作。同时，要考虑计算参数的设置，如瞬态与稳态分析的适用性等，并精确计算电芯发热功率等参数。
例如，在合众新能源汽车股份有限公司申请的一项名为“改善电池包中导热胶体接触面积以及热阻均匀度的方法“专利中，提到了通过分析各电芯在装配过程中对于冷却板的受力情况，得到各涂布区域上的受力信息；将具有应力差异且热阻特性相近的导热胶体喷涂在对应的涂布区域上；各电芯经专用夹具预紧后装配至电池包壳体中，以使各电芯依次向对应涂布区域上的导热胶体施加挤压力。这样在完成装配电芯时，即使在挤压过程中，导热胶体也能在冷却板上保持接近于相等的厚度尺寸，保持较好的接触面积和压力分布，实现电池包完成电芯装配后导热胶体的热阻特性更加均衡，并使得导热胶体连接各电芯的接触面积更接近。
如何降低电池包热管理中的接触热阻
1. 优化接触面的粗糙度：通过精细加工，减小接触面的粗糙度，使接触更加紧密和平整，从而降低接触热阻。
2. 选择合适的接触材料：使用具有良好导热性能的界面材料，如导热硅胶垫、导热凝胶等，填充接触面之间的微小空隙，改善热传递。
3. 增加接触压力：适当增加电池与散热部件之间的接触压力，但要注意不能超过电池的承受范围，以减小接触间隙，提高热传递效率。
4. 表面处理：对接触面进行特殊的表面处理，如镀银、镀金等，提高表面的导热能力。
5. 优化安装工艺：确保安装过程中的精度和一致性，避免出现安装偏差导致接触不良。
6. 定期维护和检查：及时清理接触面的污垢、氧化物等，保持接触面的清洁和良好的热传导性能。
总之，降低电池包热管理中的接触热阻需要综合考虑材料、工艺、安装和维护等多个方面，以实现更有效的热管理和电池性能的提升。
