技术好文 | 新能源汽车动力电池的冷却技术研究

现如今的新能源汽车类型主要可分为纯电以及混电2种，其整体结构主要是由 SV电池、充电器以及充电接口等部分构成，汽车动力源主要是常规燃料以及非常规燃料，借助全新的动力措施以及应用动力控制驱动技术 来发动机车。在电力开发水平不断提升的背景下，国家愈发重视对电力资源的综合开发利用，这给新能源汽车的开发利用带来全新的发展机遇。从整体层面来看新能源汽车的动力源泉主要是电池组，将单体电池串联到一 起便是汽车中的电池结构，为汽车运动提供动力。在电池组供电过程中将会产生热能，在合理范围内并不会影响电池的工作状态，若电池热能产生量远远高于热能输出量时，将会导致故障问题的发生，不仅会影响汽车运行的整体动力，也会给新能源汽车的安全运行带来隐忧。

图源：中国科学院理化技术研究所

新能源汽车的冷却系统主要是由动力系统冷却以及供电系统冷却构成，其中动力系统冷却是对于驱动电机、 控制器等各个关系部门进行冷却，供电系统冷却主要是对动力电池以及车载充电器进行冷却。新能源汽车动力电池的间距对于整个电池组的工作温度有着一定的影响，电池距离的增加也会提升电池组的工作温度，而在电池组集中时期温度分布情况相对均匀。新能源汽车的动力电池主要是由化学能转换成为电能，再由电能转换成为新能源汽车的动能，而在能量转换过程中所产生的热能无法及时释放时，将会造成动力电池周边温度大幅度提升，对于锂电池稳定性带来影响。同时动力电池始终处于高温状态下，也会对电池的性能带来影响，也会大大缩短电池的使用寿命。新能源汽车在应用电池冷却系统的前提下，可确保电池组始终在适宜的环境下进行能量转换，最大程度确保汽车的性能。为此电池冷却系统可充分利用汽车电池组热量管理模型对动力电池温度妥善调节，在电池温度相对较低时可为其提供热量，而在电池温度过高时可对其进行冷却，确保动力电池始终处于最为良好的工作状态，全面提升动力电池的工作性能。

这一冷却技术选择空气作为冷却介质，借助对流热交换原理来达到电池组降温的目的。空气冷却电池技术本身具备维护成本低、制造成本低廉的应用特点，因此可以被广泛应用于动力电池的保护装置。同时空气冷却电池技术在应用过程中也存在受到空气比热容以及导热系数性质的制约，为此空气冷却电池技术的电池组冷却效率并不高。现阶段主要应用冷却空气流动路径为从底部流入、从顶部流出（如图1所示），这一流动路径选择是侧方流入另一方流出冷却效率的 2 倍。

这一冷却技术主要是利用密封性良好的空心管设备进行冷却，通过在空心管设备填充满相变工质，在管两端分别设置蒸发器以及冷凝器的方法继而达到降温作用。热管冷却电池技术的应用原理是利用蒸发器吸收充足热量，将封闭状态下空心管毛细芯内液体汽化后产生一定的气压，让其逐步向冷凝器方向流动，气体在经过冷凝器时会释放热量，气体将会重新凝固成为液体继续进行吸热，依次循环往复的形式达到降低电池组温度的目的。

图源：中国科学院理化技术研究所

这一冷却技术主要发挥相变吸热原理达到降低电池组的工作温度的目的。相变材料本身具备无毒无害、热稳定性优良、应用成本低的技术特点。热管冷却电池技术在具体应用过程中并不需要依靠任何通道设备或是电气设备，可确保电池组整体温度的均匀性，避免电池组出现具备热点的情况，因此在应用环节中可确保电池组运行的安全性。

图源：中国科学院理化技术研究所

在节能环保可持续发展战略支持下，新能源汽车行 业迅猛性发展，致力于解决能源消耗以及环境污染等 各个方面的问题。现如今新能源汽车内的电池组电容量、电池模块数量逐步提升，动力电池组所释放的热 量也大幅度提升。新能源汽车动力电池冷却技术的应用，可进一步延长电池的使用寿命，有效确保电池组工作安全性。为此在进行新能源汽车动力电池冷却系统设计过程中，需要灵活应用空气冷却电池技术、液体冷却电池技术、热管冷却电池技术以及相变材料冷却电池技术，重视动力电池热管理问题，推动新能源汽车的可持续健康发展。