?新能源汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)熱管理簡(jiǎn)析

特斯拉又有又雙叒叕發(fā)生自燃了，在廣州市天河區(qū)，一輛特斯拉ModelS發(fā)生自燃，車輛損失嚴(yán)重，而這距離上一次特斯拉ModelS在美國碰撞后自燃還不到兩個(gè)月。

特斯拉發(fā)生自燃事件已經(jīng)不是一次兩次了，每次也都引起了極大的轟動(dòng)，而結(jié)果往往都是不了了之，特斯拉并沒有公布汽車自燃的原因。

事實(shí)上，人們關(guān)注的不僅僅是特斯拉的自燃問題，更多的是新能源汽車安全性的問題，畢竟特斯拉在新能源汽車市場(chǎng)算是旗幟一般的存在，如果特斯拉的產(chǎn)品不能夠令人信任，那么消費(fèi)者在面對(duì)新能源汽車時(shí)自然會(huì)有顧慮。

新能源汽車的安全性一直都受到極大的關(guān)注，而大家的關(guān)注點(diǎn)也都是跟電池相關(guān)的，包括起火爆炸、漏電、涉水、輻射等等。其實(shí)，車企在研發(fā)新能源汽車的時(shí)候會(huì)將這些問題考慮在內(nèi)，為了安全會(huì)解決問題或者在某些方面做出妥協(xié)。

在這里，我們主要了解動(dòng)力電池的冷卻系統(tǒng)，冷卻性能的好壞會(huì)直接影響電池的效率，同時(shí)也會(huì)影響電池的壽命和使用安全。

動(dòng)力電池在充放電的過程中會(huì)產(chǎn)生一定熱量，從而導(dǎo)致溫度上升，溫度升高會(huì)影響電池的很多特性參數(shù)，如內(nèi)阻、電壓、可用容量、放電效率和電池壽命等等。

為了盡可能延長(zhǎng)動(dòng)力電池的使用壽命并獲得最大功率，需要在規(guī)定溫度范圍內(nèi)使用電池，這就涉及到動(dòng)力電池的冷卻系統(tǒng)。

目前新能源汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)的熱管理主要可分為四類，自然冷卻、風(fēng)冷、液冷和直冷，其中自然冷卻是被動(dòng)式的熱管理方式，而風(fēng)冷、液冷和直流是主動(dòng)式的，而這三者的主要區(qū)別在于換熱介質(zhì)的不同。

自然冷卻

自然冷卻沒有額外的裝置進(jìn)行換熱，通俗的講就是靠自然風(fēng)吹，例如比亞迪秦、唐以及騰勢(shì)等采用LFP電芯的車型上都采用了自然冷卻。

自然冷卻的優(yōu)勢(shì)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、占用空間較小，缺點(diǎn)也比較明顯，散熱效率低，無法適應(yīng)大功率充放電的冷卻需求，一般只用于運(yùn)行工況緩和、對(duì)成本敏感的電動(dòng)汽車。

風(fēng)冷

在市面上所售的新能源電動(dòng)汽車中，風(fēng)冷的比重仍然較大，是目前新能源汽車動(dòng)力電池中應(yīng)用較為廣泛的散熱技術(shù)。

風(fēng)冷采用空氣作為換熱介質(zhì)，原理是利用散熱風(fēng)扇將來自車廂內(nèi)部的空氣吸入動(dòng)力電池箱，以冷卻動(dòng)力電池以及動(dòng)力電池的控制單元等部件。像豐田普銳斯、本田Insight、凱美瑞混動(dòng)版以及卡羅拉雙擎等車型都采用了風(fēng)冷式的電池冷卻系統(tǒng)。

與其它技術(shù)相比，風(fēng)冷技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單、安全維護(hù)也比較方便，能夠在低成本的情況下，達(dá)到良好的散熱性能。

不過，風(fēng)冷技術(shù)的劣勢(shì)也非常明顯，尤其是與液冷技術(shù)相比，它與電池表面之間的熱交換系數(shù)低，冷卻、加熱的速度仍然比較慢，電池箱內(nèi)部溫度均勻性不容易控制，且電池箱的密封設(shè)計(jì)較難，防塵防水效果較差。不得不說的是，一些電動(dòng)汽車起火事件，就是由于風(fēng)冷技術(shù)的熱管理性能比較差。

液冷

隨著使用環(huán)境對(duì)動(dòng)力電池的要求越來越高，液冷技術(shù)也逐漸取代風(fēng)冷技術(shù)成為各大車企的優(yōu)先選擇，尤其是在大中型純電汽車中，液冷系統(tǒng)的使用率非常高，在小型純電動(dòng)汽車乃至插電式混合動(dòng)力汽車中，應(yīng)用液冷的新車型也越來越多。

液冷技術(shù)的原理是通過電池包內(nèi)部的冷卻液來帶走電池在工作中所產(chǎn)生的熱量，以達(dá)到降低電池溫度的效果。

簡(jiǎn)單來講，液冷系統(tǒng)技術(shù)在電池包里穿過一個(gè)水管，需要為電池降溫的時(shí)候就往水管里通冷水，通過冷水帶走熱量降溫，而需要升溫的時(shí)候就往水管中通入熱水。

液冷系統(tǒng)對(duì)電池包的溫度控制效果要優(yōu)于風(fēng)冷系統(tǒng)，液體介質(zhì)的換熱系數(shù)高，熱容量大、冷卻速度也更快。

據(jù)了解，目前特斯拉ModelS、帝豪EV、江淮IEV6E等都采用了液冷技術(shù)，值得一提的是江淮IEV6E運(yùn)動(dòng)版是國內(nèi)首款采用液冷技術(shù)的微型純電動(dòng)汽車，它所裝配的液冷式電池溫控系統(tǒng)，可以將電池溫度控制在15-35℃之間，在-30-55℃的環(huán)境下都可以正常使用相當(dāng)出色。

直冷

最后要說的是直冷系統(tǒng)，直冷系統(tǒng)與液冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類似，但直冷會(huì)直接將汽車空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑注入電池包內(nèi)部，制冷劑在氣液相變過程中能夠吸收大量的熱，更快速的帶走電池內(nèi)部的熱量，散熱效率更高。

直冷采用制冷劑作為換熱介質(zhì)，制冷劑能夠在過程中吸收大量的熱。直冷相比液冷能夠?qū)Q熱效率提升三倍以上，更快速的將電池系統(tǒng)內(nèi)部的熱量帶走。寶馬i3中便采用了直冷的方案。

直冷系統(tǒng)提高了換熱效率，但也有缺陷，它對(duì)系統(tǒng)的氣密性要求較高，對(duì)生產(chǎn)制造工藝提出了更高的要求，再就是直冷系統(tǒng)的散熱均勻性不易控制，電芯溫差存在過大的風(fēng)險(xiǎn)。

此外，直冷系統(tǒng)只能夠集成散熱的功能，不具備加熱的功能，需要另外安裝一套獨(dú)立的加熱系統(tǒng)來應(yīng)對(duì)冬季的低溫。

在新能源汽車發(fā)展的早期，市場(chǎng)上多以A00與A0級(jí)車型為主，這些車型對(duì)性能的要求不高，多為城市上下班通勤使用，而且受限于成本，往往會(huì)采用自然冷卻或者是風(fēng)冷。

但是隨著新能源汽車的發(fā)展，市場(chǎng)的進(jìn)一步推廣，新能源汽車市場(chǎng)的結(jié)構(gòu)在逐漸趨向成熟，A級(jí)車以上的市場(chǎng)份額逐漸提升，同時(shí)對(duì)續(xù)航里程、能量密度、電池容量與充電速度等提出更高的要求。

隨著電池能量密度越來越高，電池的安全性問題也要引起格外的重視，因?yàn)闊崾Э睾蟮呢?fù)面影響會(huì)比較大，而液冷系統(tǒng)在換熱效率、控制溫度升高與降低以及NVH等方面都有不錯(cuò)的表現(xiàn)，或許會(huì)得的更廣泛的應(yīng)用。

新能源汽車發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入到白熱化的階段，對(duì)于電池技術(shù)的要求越來越高，而熱管理系統(tǒng)對(duì)電池的安全性能夠發(fā)揮極大的作用，它快速的發(fā)展也能夠讓新能源汽車處于更好的進(jìn)步中。