新能源汽车动力电池冷却技术探索.docx
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1、新能源汽车动力电池冷却技术探索 摘要:新能源汽车的研发,可有效改善传统燃油汽车所造成的环境污染问题,通过零污染、零排放,与我国可持续发展战略相一致。基于此,文章以新能源汽车动力电池为切入点,从气体介质、液体介质、相变介质三方面,对新能源汽车动力电池冷却技术进行探讨,仅供参考。 关键词:新能源汽车;动力电池;冷却技术 新能源汽车的研发,通过电力能源取代传统燃油能源,可有效实现能源的节约,减少尾气排放,进一步符合我国节能环保工作的开展。此外,在汽车充电桩设施的布局下,可满足新能源汽车的续航需求,为电力能源与机械能源之间的转换提供基础保障。但电池装置在长时间驱动状态下,电能与热能之间的比例将呈现出负
2、增长现象,当电池热能的产生高于热能输出时,则将加剧电力能源的损耗,缩减电池装置的使用寿命。电池冷却技术的应用,则可为电池装置进行热量管理,通过不同技术工艺、介质材料等,及时将电池装置产生的热量进行分散,以提高电池生命周期,为企业创造更大的经济利润。 一、新能源汽车动力电池概述 所谓新能源汽车动力电池,就是为新能源汽车提供动力的一种电源。就目前的市场来看,用来为新能源汽车提供动力的电源主要包括镍氢电池、铅酸电池、燃料电池和锂电池。以下是对几种常见的新能源汽车动力电池所进行的分析: (一)镍氢电池 这种蓄电池的性能十分良好,具体应用中,可按照高压镍氢电池以及普通镍氢电池来进行划分。在新能源汽车中,
3、该动力电池的主要应用优势是放电功率大、记忆效应小、使用寿命长、可循环使用。凭借着这些优势,这种动力电池已经在很多新能源汽车制造企业中得到了广泛应用。目前,这种蓄电池的发展已经比较成熟,我国也在其原材料加工方面具备了较为成熟的技术。因此,在新能源汽车的生产,这种蓄电池已经成为一个主要的动力来源方向。 (二)铅酸电池 就目前的新能源汽车动力电池市场来看,最具完善性且具备最成熟技术的就是铅酸电池。虽然此类电池在应用中存在技术水平不足、环保效果不佳等的问题,但是这种动力电池依然在新能源汽车中具备较好的发展前景。伴随着科学技术地不断发展,铅酸电池在技术方面也得到了不断优化,目前,其放电功率已经由原来的2
4、0Wh/kg提升到了现在的40Wh/kg,且使用寿命也实现了进一步延长,由原来的放电300次左右提升到了放电4000次以上。另外,当今的铅酸电池回收技术发展也十分迅速,该技术的发展让铅酸电池回收与再利用率超过了90%,有效解决了废弃铅酸电池污染环境等问题。由此可见,此类动力电池的研究正在朝着技术型和环保型的方向发展,而其发展空间也将越来越大。 (三)燃料电池 燃料电池的主要工作原理是实现化学能到电能的转化,它属于一种化学装置,所以人们也将此类电池称为电化学发电器。新能源汽车生产和制造的过程中,燃料电池的主要优势不仅仅是很高的工作效率,同时其有害气体排放量以及噪声污染等都非常小。凭借着这些优势,
5、这种动力电池在当今的新能源汽车制造领域中具有很大的发展空间。相比较西方的很多发达国家而言,我国在燃料电池方面的技术水平目前依然有待提升,无论是技术方面还是配套设施方面都有待进一步完善,其技术的设计与研发也存在较大难度。这就需要相关企业、研究人员和技术人员加大力度对此类动力电池进行研究,及时掌握其关键技术,使其在我国的新能源汽车上得以良好应用。 (四)锂电池 伴随着当今微电子技术的不断发展,锂电池也开始投入了大规模的生产与制造中。这种动力电池主要是将锂金属或锂合金用作阳极材料,对非水形式的电解质溶液加以科学应用,进而制造的一种新型蓄电池。将锂电池用作新能源汽车中的动力电池,其应用优势将十分显著,
6、通过研究发现,这种动力电池的比功率可以达到1600Wh/kg,比能量可以达到150Wh/kg。另外,在我国电能技术的不断发展与完善中,这种动力电池的各项技术参数也在不断提升。就目前来看,锂电池的一个主要研究与发展方向是聚合物形式的锂电池,此类动力电池可按照三元锂电池以及锰酸锂电池等来进行划分,不同锂电池的应用性能并无很大差别,都可以在新能源汽车中加以合理应用,以此来实现新能源汽车动力的有效提供。由此可见,在我国的新能源汽车发展中,锂电池也是其动力电池的一个重要选择。 二、新能源汽车动力电池的冷却技术分析 就目前来看,在新能源汽车动力电池的具体应用中,其冷却技术主要包括气体介质冷却技术、液体介质
7、冷却技术、相变介质冷却技术、热电制冷技术以及热管制冷技术。以下是对这几种主要冷却技术所进行的分析: (一)气体介质冷却技术 气体介质冷却技术,主要是以空气作为热量传输介质,通过热能的热传递效应,令电池组实现降温处理。从整个构造来看,以空气为基础的介质在实现冷却功能时,整体结构较为简便,且机械化运作特点无须占用过多的资源,提高后期维护质量。通过对电池组所产生热力能源,界定出热量预期传递指标,保证系统在实现某一项功能指令时,可针对舱室以及不同结构进行针对化的热管理,进一步确保空间降温的时效性。从工作原理来看,气体介质冷却主要是依托车厢内风机设备或与空气调节装置相关联的机构为载体,实现能源的热传递:
8、外部空气风机车厢空气调节装置车身(动力电池组)排气系统。从目前技术研发形式来看,受到汽车结构、汽车动力等方面的影响,在对气体介质冷却技术进行参数界定时,也呈现出一定的差异性。例如,科学家通过电池组外部空气流通速率,对电池组在车辆内的空间布局进行设定,以得出电池冷却的最大效率值;通过强制冷风处理模式,对电池组进行均衡式降温处理,在均匀性的冷却机制下,可对发热点进行均衡式降温,以提高实际降温速率;通过流体力学界定出不同气流层在实际导出过程中,气流分层与电池温度输出比值存在的线性关系,以得出不同送风形式对电池组温度所造成的相关影响。1 (二)液体介质冷却技术 液体介质冷却技术是以液态物体为介质,通过
9、热传递实现对电池组的降温处理。与常见的气体介质相比,液体介质具有更高的比热容,且同体积吸取的热能较多,可有效提高系统换热效率。按照工作形式来看,液体介质的冷却可分为接触型冷却与非接触型冷却两种。接触型冷却是指电池组与冷却液体直接接触,通过将电池模块沉浸到液体中,令液体对电池组所产生的热量进行无差别吸收,以达到物理降温的效果。非接触型冷却则是指在电池组周围设定具有一定组织结构的冷却装置,液体通过在冷却装置中的循环流动,吸取电池组所产生的热量,这样一来,便可最大限度地对热量进行传递,此类冷却机制无须液体与电池组之间接触,在一定程度上增强冷却工作的稳定性效用。一般来讲,冷却介质多为乙醇物质、水的混合
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