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eVTOL电池热管理：平板热管+冲压空气的被动冷却系统
电动垂直起降飞行器（eVTOL）作为低以其静音、高效、灵活的特性，为解决城市交通拥堵提供全新可能。然而，与电动汽车相比，eVTOL的飞行场景更为极端：垂直起降阶段放电率高达4-6C（远超电动汽车的0.1-1C），且对设备的轻量化、小型化要求更严苛。传统电动汽车的液冷或风冷系统要么重量过大，要么散热效率不足，无法直接适配eVTOL的“高压”工况。针对这一难题，南京航空航天大学团队提出了一种被动式电池热管理系统，通过“平板热管+冲压空气”的组合设计，实现高效散热与轻量化的平衡。
散热系统介绍
散热系统利用飞行器的气流特性，在侧面及底部设置冲压空气进气口，飞行时气流以一定速度自然流入冷却通道，无需额外动力装置即可形成高效对流散热。电池组配合机身结构集成的平板热管组件，工作时通过“蒸发-冷凝”循环实现热量快速传递：电池产热使热管蒸发区（与电池接触侧）工质吸热汽化，蒸汽在压力差驱动下流向冷凝区（与翅片接触侧），遇冷释放潜热并液化，液态工质通过吸液芯毛细力回流蒸发区，形成自持循环，横向热导率可达3000 W/(m·K)，可有效降低电池模块温度梯度，提升散热效率。
结果分析
"平板热管+冲压空气”的散热方案在实验与仿真中表现出优异性能：在20°C环境、20 kg/h冲压空气流量下，可将18个NCM811电池（61.5Ah）模块的最高温度控制在38.46°C，温差仅3.85°C，散热功率达250.2 W；在40°C高温环境中，通过120 kg/h进气流量仍能满足电池安全温度要求。与传统液冷系统相比，该无动力散热方案重量降低40%以上，空间占用率仅为0.0155（液冷系统通常>0.03），且省去泵与管路等动力部件，能耗降低至零，综合适配eVTOL对轻量化、低功耗及高可靠性的多重需求。小编认为，基于重量考虑，eVTOL飞行器配备轻量化且高效水冷散热系统难度极大。风冷散热技术是目前eVTOL电池散热系统的主要开发方向，但风冷散热的温度均匀性较差，效果不佳，通过平板热管与冲压空气耦合的无动力散热系统，通过“二维相变传热+飞行气流天然对流”的设计，有机会实现eVTOL电池散热的轻量化、低功耗并解决散热均匀性问题。当然，在飞行过程中，空气的流动速度与试验数据相比会大打折扣，如何提高飞行过程中的进气流量进而优化散热效率依然是巨大的挑战。
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