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前段时间和朋友聊天，聊到 汽车上 电机控制器、电池高压盒等出现的冷凝现象问，大家讨论有没有什么特别有效的解决办法，这个问题应该大家都碰到过；希望能够抛砖引玉； 1.什么是冷凝？ 简单来说，就是物体表面温度低于附近空气露点温度时表面出现冷凝水的现象，冬天的时候我们喜欢在玻璃上哈口气，然后写字，那个玻璃上的雾珠就是冷凝现象；再比如下图杯壁上的露珠； 那什么是露点呢？指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度。直白点说，就是空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点温度，冷凝器就是利用了这个原理； 电动汽车发展到今天，其续航里程越来越大，电池的密度、电机的功率越来越大，随之带来的是各自功率器件的使用温度也越来越高，所以我们需要借助冷却的方式带走或者交换热量，电动汽车上热量最为其中的两个单元，一个是电池单元，一个是电机单元，这2个大的单元都需要降温，一般来说冷凝现象会发生在密闭的单元，温度又较大的交差变化的时候，就会容易出现冷凝，比如电机控制器、电子真空泵、电池系统、电池高压箱等； 在MDPI上看到德国的一个哥们做的一个实验，他是模拟电池系统的水凝结的现象，在这项研究中，他研究了三种系统设计，以比较处理压力差异和冷凝的不同解决方案：（1）密封电池系统，（2）开放系统和（3）配备有压力补偿元件（PCE）的电池系统。这三种设计在两种条件下进行了测试：（a）正常运行和（b）最大湿度情况。通过壳体内空气的相对湿度的变化来确定壳体中的冷凝量。对于所有三种设计变型，内表面都发生冷凝现象，下图是模拟的模型； （A：球阀，B：喷嘴，C：PCE，冷板上的D：U型，E：外壳，F：热电偶，G：露水传感器，H ：17个模拟电池，I：压力传感器，J：湿度传感器电缆，K：冷却剂出口，L：冷却剂入口）。 上图是传感器在电池系统内的位置和安装：T1至T5：外壳中的温度传感器，T6：外部前壁上的温度传感器，H1：冷板上的湿度传感器，H2：模拟电池上的湿度传感器，H3：气候室上的湿度传感器，P1：气候室上的压力传感器，P2：外壳中的压力传感器，D1：外部前壁上的露水传感器，D2：入口旁边冷板上的露水传感器。 因为其实验过程写的很细，对于实验数据写的很细，感兴趣的小伙伴可以自己去看看资料，文章结尾会把资料名称放上，我们直接来看结论（带PEC的模型），结论当然是有平衡压力元件的模型效果是最好的，其结论中的第一点和第二点比较有意思，也是我们比较熟悉的2个现象， 第一点，他提到在电池内部的空气的水蒸气将冷却在部件表面，形成冷凝，但是这种现象是可逆的，其实就是温度变化带来的反复蒸发到冷凝的过程，所以他提到即使使用电池也不会造成壳体内的水蒸汽的增加； 第二点，我理解其实是我们比较熟悉的一种现象”呼吸效应”；密闭容器内，温度升高，气体被呼出，温度降低，气体被吸入；这个效应很重要，因为现在很多器件的防护失效都和它有关； 比如我们拿电机控制器举例，我们现在知道它也是会形成凝露现象的单元， 在一个密闭的容器内，我们根据一些已知的数据，比如工作温度、环境温度、腔内气体容积、相对湿度等参数，是可以计算出在一定的温度下是否会形成凝露的及形成多少凝露，具体公式，可以自己网上找一下， 既然我们可以算出来，但我们不能确定的是其形成的位置，以及哪个温度点会形成； 从经验来说，比如电机控制器，我个人认为他会在2个地方上会容易形成凝露，一个是内壁金属壳体表面，另外一个是电器铜牌表面，基于的原因也都是因为其具体大面积的金属平面，因为根据热力学第二定律，封闭系统内部的热能能自发的流动方向是单向的，即只能从高热流向低热，所以从这个角度来推断其凝露更容易形成；所以从结构来说，内部设计更应该倾向于易于散热、汇流的波浪形设计，当然结构强度等要求也必须要考虑，另外元器件，比如连接器更应该垂直方向避开，从二次保护的角度，也可以采用带胶热缩套的形式等； 5.透气阀 其实基于上面的实验，和其形成的原理，我们知道要尽量的保证腔内内外的压差平衡是非常重要的降低凝露的手段，压差带来的问题非常多，时间久了会让箱体形成塑性变形，影响其防护等综合性能等，所以增加平衡透气阀被作为一种重要的手段，至于在箱体上装多少只，怎么分布，规格参数怎么选，这个非常重要，上文有提到其实理论上的凝露是可以计算出来的，形成的位置大致也是可以推断，加之其实可以通过软件进行箱体内部的热场分析来确定其热点的位置，通过对压差大小等数据的综合计算考量，我们可与确定透气阀的吸气量等一系列数据；这个地方补充一下，海拔也会对此有很大的影响，所以在选型时，也需要把海拔的因素考虑进去 透气阀其实就是一种高分子的透气膜，透气的同时，隔绝了灰尘和水，从而最大程度的保证内外压差平衡，降低风险； 文中涉及的文章，感兴趣的朋友，可以私下联系我 |
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来自： 新用户12594065 > 《电动汽车充电系统》
