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2022年浅谈新能源汽车动力电池冷却技术 陈佚 朱成 刘頔 摘 要：随著新能源汽车在全球的广泛应用，新能源技术的发展越来越得到各界的关注。而电池组是目前确定新能源汽车性能和续航实力的重要部分，因此提升动力电池的性能和确保电池组的工作牢靠性、平安性是当前新能源汽车领域的关键探讨课题。从目前的技术来看，冷却系统又是确定了动力电池性能的关键技术，所以本文通过对动力电池冷却系统的工作原理、作用以及四种冷却技术特点动身进行分析，探究冷却技术对动力电池的性能影响，从而为促进新能源汽车的发展探讨供应一点有用的资料。 关键词：动力电池 空气 液体 热管 相变材料 冷却系统 1 引言 能源紧缺始终是当前世界所面临的最大逆境，石油作为传统工业化的主要能源，其在生产和生活中起着关键性作用。而当前汽车的能源主要就是以石油的化工产品为主，但是随着汽车保有量的不断提升，对于原油的需求也日渐提升，再加上能源紧缺的问题，使得对于汽车行业的影响巨大。我国又是能源小国，主要原油都是来源于进口，一方面增加了我国的成本压力，另一方面也使我国的工业受到了能源的干脆限制。为了进一步解决能源危机问题，我国大力提倡新能源的开发，其中以电力驱动的新型能源汽车，是我国大规模进入新能源应用的关键领域。运用新能源汽车，不仅可以解决传统汽车在运用过程中存在的微米级颗粒、氮氧化合物、硫氧化合物等对于自然环境的污染，同时也可以通过新能源的应用解决我国当前所面临的能源危机问题，还可以促进社会消费升级实现国民经济的增长。本文通过动力电池冷却系统的探讨，来分析当前在动力电池性能提升和牢靠性保障方面的不足，希望可以为新能源的应用供应一些探讨资料。 2 动力电池冷却系统的工作原理 新能源汽车的冷却系统包含了动力系统和供电系统的冷却，动力系统冷却是对驱动电机、限制器以及DC/DC等关系部分的冷却作用，而供电系统的冷却系统则是对动力电池和车载充电器的冷却作用。 动力电池在充放电过程中，由化学能转换为电能，再由电能转换为动能，由于能量的转换会产生热能，所以当这些热能无法刚好释放的时候会使动力电池周边的温度上升，从而影响锂电池的理理稳定性而使性能下降。假如动务电池长期处于高温状态下，不仅会影响性能，还会影响电池的寿命，从而影响汽车的性能。此外，当出现极端天气时，也会对汽车动力电池的性能造成影响。在相关的探讨成果中提到诸多热管理的方法，所以对动力电池实行热管理系统也重要环节。由于热管理系统的技术试验比较困难，不仅会受到模型大小、流场扰动、人员操作以及精确度的影响，还存在成本高、周期长等劣势因素，因此往往采纳CFD仿真系统来实现热管理系统的试验，从而实现预研的目的，该方案具有限制条件少、信息完整、成本低和周期短的优势。 3 动力电池冷却系统的作用 虽然当前动力电池的储能水平以及转换比已经获得了极大的提升，但是仍旧是限制新能源汽车性能的关键环节，而动力电池的温度特性也对汽车的性能造成特别大的影响，其中包括对寿命的影响。而动力电池冷却系统的应用，使电池能够在相宜的环境下工作，从而保障汽车的性能。在燥热的夏天，电力驱动的汽车由于在电池放电过程中产生大量的热量，使电池的性能下降，假如再加上风道设计的不合理影响，还会进一步加剧问题严峻性，还会提升汽车运用平安隐患。所以设计性能优良的冷却系统，可以最大限度的保障动力电池的平安性和设备性能。动力电池冷却系统正是利用了汽车电池组热量管理模型来对动力电池的温度进行调整，当电池温度低时供应热量，当电池温度高时进行冷却，使动力电池处于最佳的工作状态中，从而提升动力电池的性能。也就是说动力电池冷却系统的限制水平确定了动力电池的性能。 4 动电电池冷却系统技术 4.1 空气冷却电池技术 利用空气作为介质来对电池进行冷却作用的方式叫作空气冷却技术，其主要原理是利用流热交换模式来实现降温的目的。该冷却技术以设备简洁、维护成本低、制造成本低廉等特点，因此在各类动力电池以及电子设备电池的爱护装置中被广泛应用。该技术虽然成本低、应用便捷，但是会受到导热系统和空气比热容的影响，所以在实际应用过程中的冷却效果相对较差。而当前对于空气冷却电池技术的探讨方向主要是在空气体积流量、流道以及电池空间规划三个方面。我国学者范德亮团队，就是利用流体力学的原理并通过仿真软件来对电池间距以电池组工作温度的影响进行了探讨分析，从而找到了最佳的动力电池组间距可以弱化动力电池的集热现象，从而使温度的分布更加匀称。Ahmad等人也通过对串行和并行的电池组的排列方式对集热现象的影响探讨，发觉并行的排列方式的降低效果要比串行的排列方式更佳，且效果达到了将近两倍值。AHMADAP等人基于空气冷却电池技术的不足，提出了主动冷却管理技术，其是采纳了先对空气介质进行冷却，再借助空气与电池热量之间的温差来增加空气对流从而实现对动力电池进行降温的作用。 4.2 液体冷却电池技术 采纳液体介质来对动力电池进行降低冷却的技术叫液体冷却电池技术，通常是运用乙二醇和水的溶液再协作制冷剂来实现冷却效果的。该技术的优势是比热容大、换热系数高等特点，相比空气冷却技术来讲具有更好的降低温度的效果。在液体冷却电池技术中，又分为干脆式和间接式，运用液体干脆与电池进行接触的方式称这干脆式，而运用冷却管或者冷却盘板的方式来对电池实施降温的方式称为间接冷却式。目前较为常见的技术探讨方向是冷却剂组成优化、冷板或者盘管通道设计、液体流量的优化等方面。国内探讨者安州建等人对探讨了氢氟醚工质电子冷却介质NOVEC7000与传统的乙二醇冷却介质的冷却效果对比，发觉运用新型冷却液可以将动力电池的工作温度维持在35摄氏度左右，而采纳运用乙二醇混合溶液时则在电池工作一段时间后温度出现了明显的上升，说明新型冷却介质在冷却效果方面要有明显优势。 从各类探讨成果的应用来看，液体冷却电池技术也存在一些缺点，包括干脆式冷却技术虽然运用了不导电液体确保了运用的平安性，但是由于该类液体的黏度较大，因此在实际运用过程中会增加冷却系统的驱动负担从而影响系统工作稳定性。而运用间接式冷却技术，则由于运用了金属导管和冷却板，所以在实际应用中存在较大的能量损耗，造成降温效率下降，且当冷却管或者板裂开造成冷却液流出时会对电池造成短路风险，在平安性方面也存在不足。 4.3 熱管冷却电池技术 运用一种密封性良好的充溢相变工质的空心管来利用蒸发器和冷凝器的方式实现降温作用的技术称为热管冷却电池技术。该技术的实现原理是在蒸发器汲取了足够的热量后，将封闭状态空心管毛细芯内的液体进行汽化，从而产生气压，并向冷凝器流淌，而气体在经过冷凝器后会释放出热量又将汽体重新凝固为液体接着吸热，依次循环往复过程来实现降温的作用。该技术的原理就是液体转化为汽体时产生毛细作用，从而使管内的介质发生流淌，实现循环蒸发的效果。目前对于汽车动力电池热管冷却技术的探讨主要是在阿冷却性能模拟、阿伯发器冷凝器设备优化、数学模型设计等方面。探讨者TRAN在借助小试验平台来模拟了单管型热管对汽车动力电池的冷却效果，从结果上看冷却的效果显著。国内探讨者越振志等人也通过对热管冷凝长度和喷雾频率对降低冷却效果的影响的探讨得出了，当动力电池组出现了升温过快现象时，可以采纳增加冷凝端长度和喷雾频率的方式来实现快速降温的效果。可见，通过热管冷却电池技术在实际应用的优势和效果都比较明显。 4.4 相变材料冷却电池技术 相变材料实现电池组工作温度的降低是基于相变吸热的原理，其具有材料无毒无害、热稳定性好、成本低、运用便利的技术特点。相变材料冷却模式不须要通道设备、电气设备，因此系统平安性特别高。目前应用广泛成熟的相变材料主要为脂肪烃蜡油、改性费脱蜡、水合盐、有机酸化合物等。李国威等人运用脂肪烃蜡油/泡沫铜作为相变材料，搭建电池热管理系统，对汽车磷酸铁锂电池组进行模拟冷却试验。结果表明，搭建的这套冷却系统比空气冷却系统、纯石蜡相变冷却系统效果更佳，表现在电池工作温度降低幅度更大、电池组温度分布更匀称。王磊星等人对比了脂肪烃石蜡/泡沫铝相变材料的导热系数和冷却效率，结果表明这种复合相变材料的导热系数是纯脂肪烃石蜡的200多倍，实际冷却效率可以提高45.6%。 5 结论 电池组冷却技术在提高电池运用寿命、保障电池组工作平安、保证电池组工作效率的方面起到了重要作用。随着新能源汽车产业的发展，电动汽车运用的电池组电容量、电池模块数量渐渐增加，电池组工作时释放出的热量也增加，这对电池组冷却技术的性能要求也越来越苛刻。 挂靠课题：基金项目：中挪新能源汽车平安高效应用关键技术探讨与示范（国家重点研发安排项目  课题编号：2022YFE0104700） 参考文献： 1高蒙蒙，刘建祥，朱增怀，吴义磊，崔敏.动力电池冷却系统流量仿真J.汽车好用技术，2022：5-6，15. 2张景涛;李明涛;张礼宪;周雨辉;魏涛.某电动客车动力电池冷却系统的改进及验证J.客车技术与探讨，2022：36-38. 3赵冲，王有镗，郑斌，田鑫.新能源汽车动力电池冷却技术分析J.内燃机与配件，2022：192-193. 4王亚峰，王良模，蒲金鹏，钟弘，刘经兴，丁洋.某车型动力电池冷却装置的CFD分析J.机械设计与制造工程，2022：30-33. 5张景涛，李明涛，张礼宪，周雨辉，魏涛.某电动客车动力电池冷却系统的改进及验证J.客车技术与探讨，2022：33-35. 6王普浩，李立涛，蔺强，张晓光，毛梦娜，吕海峰.动力电池冷却系统流量安排特性探讨J.液压气动与密封，2022：57-63. 7张景涛，李明涛，张礼宪，周雨辉，魏涛.某电动客车动力电池冷却系统的改进及验证J.客车技术与探讨，2022：33-35. 8彭影，黄瑞，俞小莉，许建青.电动汽车锂离子动力电池冷却方案的对比探讨J.机电工程，2022：101-107. 猜你喜爱 热管冷却系统动力电池 热管的讲究高效散热器不能忽视的因素电脑爱好者2022-05-11中国铁塔（新乡）：动力电池回收与创新中心揭牌通信产业报2022-11-045月我国动力电池产量9.9GWh 产量集中度显著提高新能源汽车报2022-07-11EPR下关于动力电池回收再利用决策探讨智富时代2022-09-28EPR下关于动力电池回收再利用决策探讨智富时代2022-09-28内燃机车水温高缘由及处理方法科学与财宝2022-08-24某商用车冷却系统一维数值分析与性能优化汽车科技2022-03-21动力电池，谁执牛耳？三联生活周刊2022-05-27凤凰涅槃中国信息化周报2022-12-27 第9页 共9页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页