鉅大LARGE | 點擊量：647次 | 2022年11月04日
分析動力鋰電池冷卻系統的技術路線
動力電池的冷卻性能的好壞直接影響電池的效率，同時也會影響到電池壽命和使用安全。由于充放電過程中電池本身會產生一定熱量，從而導致溫度上升，而溫度升高會影響電池的很多特性參數，如內阻、電壓、SOC、可用容量、充放電效率和電池壽命。
在電動汽車中，冷卻系統主要分為兩部分：一是對動力系統的驅動電機、車輛控制器和DC/DC等部件冷卻，二是對供電系統的動力電池和車載充電器冷卻。本篇探討動力電池冷卻系統。
目前，電動汽車動力電池為鋰離子電池，鋰離子動力電池的性能對溫度變化較敏感，車輛上的裝載空間有限，車輛所需電池數目較大，電池均為緊密排列連接。當車輛在高速、低速、加速、減速等交替變換的不同行駛狀況下運行時，電池會以不同倍率放電，以不同生熱速率產生大量熱量，加上時間累積以及空間影響會產生不均勻熱量聚集，從而導致電池組運行環境溫度復雜多變。
動力電池的冷卻性能的好壞直接影響電池的效率，同時也會影響到電池壽命和使用安全。由于充放電過程中電池本身會產生一定熱量，從而導致溫度上升，而溫度升高會影響電池的很多特性參數，如內阻、電壓、SOC、可用容量、充放電效率和電池壽命。
為了使電池包發揮最佳性能和壽命，需要優化電池包的結構，對它進行熱管理，增加散熱設施，控制電池運行的溫度環境。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
主要冷卻方案
不同的熱管理系統，零部件類型的結構不同、重量不同以及系統的成本不同和控制方式不同，使得系統所達到的性能也不相同。在進行電池包熱管理系統類型設計選擇時，需要考慮到電池的冷卻性能需求，結合整車的性能以及空間大小，系統的穩定性和成本高低也是要考慮的因素。
不同冷卻系統工作示意
1、風冷
國內外電動汽車電池組的冷卻方式上主要有以下幾種：空氣冷卻、液體冷卻、熱管冷卻。目前空氣冷卻方式仍然是主要采用的方法，空氣冷卻比較容易實現，但冷卻效果不佳。
典型風冷系統工作示意圖
2、液冷
液體冷卻有較好的冷卻效果，而且可以使電池組的溫度分布均勻，但是液體冷卻對電池包的密封性有很高的要求，如果采用水這類導電液體，需用水套將液體和電池單體隔開，這樣不僅增加了系統的復雜性而且降低了冷卻效果。
一般冷卻系統都是安裝在電池組模塊附近，原理和空調的制冷原理相似，冷卻系統通過管路和單個電池模塊相連，管路里循環流動冷卻液(一般是乙二醇)，將單個電池模塊的熱量帶走，冷卻系統將乙二醇制冷，多余熱量通過風扇排到外界，而乙二醇再次循環進入電池模塊，繼續吸收電池散發的熱量。
典型液冷系統工作示意圖
3、熱管技術
熱管技術可以滿足電池組的高溫散熱與低溫預熱雙工況要求，響應快，溫度均勻性好，作為電池組新的冷卻方法被提出后，有了一定的發展，且作為產業研究的重點方向，但是受到布置和體積的限制，目前還沒有實車使用。
熱管技術工作示意圖
從現有電動汽車動力電池冷卻方式來看，風冷一直占據主要的位置，尤其是日系電動汽車，基本采用風冷系統。隨著應用環境對電池的要求越來越高，液冷也成為車企業的優先方案，如特斯拉、寶馬等品牌。我國主流電動乘用車企業也開始轉向液冷系統，從中長期趨勢來看，液冷將占據主流。
電池包冷卻系統主要組件
不同的冷卻系統有相對應的冷卻組件：風冷系統主要部件為風機，液冷系統主要部件為冷卻板。
風冷系統組件：冷卻風道、風機、電阻絲
風機的選型直接影響電池包空冷系統的冷卻效果。風機的選型要求如下：根據電池的熱生成速率確定空氣流量；滿足每個模塊的溫升要求；基于系統所需空氣流量以及系統的壓降曲線選擇滿足要求的風機。
液冷系統組件：水冷管道、冷卻泵、冷卻閥、冷卻板
冷卻板作為電池包液冷系統中最關鍵的零部件之一，冷卻板的選型至關重要。冷卻板的選型必須滿足如下要求：冷卻板的壓降必須滿足客戶要求；冷卻水流動的一致性要求；爆破壓力要求；冷卻板的機械要求；冷卻板必須通過振動和沖擊載荷測試；冷卻板必須滿足公差要求以及空間尺寸要求。
電池冷卻系統組件生產企業眾多，主要部件大多由傳統電氣企業提供，目前電池管理系統企業及PACK組裝企業也有涉及定制化產品的生產。
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