新能源汽车动力电池的冷却技术研究

间接冷却手段则是在电池组的周边设置冷却盘管， 由冷却液体在其中流动，借助对流传热以及制冷手段达到降低电池组工作温度的目的。现阶段常常应用的冷却介质为新型电子冷却介质 NOVEC 7000，所采取的热流传热以及介质相变吸热的冷却方法可确保电池组的工作温度始终维持在 35℃左右，以往所应用的乙二醇介质在多次循环下，电池组工作温度将会逐步上升。因此新型电子冷却介质 NOVEC 7000 在新能源汽车动力电池冷却系统中有着良好的应用前景。

图源：中国科学院理化技术研究所

4.3热管冷却电池技术

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

4.4相变材料冷却电池技术

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

5  新能源汽车锂离子电池冷却系统设计

5.1风扇及蒸发器风冷的冷却系统设计

这一冷却系统主要是通过风扇以及蒸发器将温度低的空气引入动力箱的内部。在电池系统密封的前提下， 则需要利用蒸发器确保外界空气不会进入箱体。空气在风扇转动的前提下，能按照预定的流速穿过模组以及电池外表面，将电池所产生的热量传递到环境空气。
基于这一冷却系统进行箱体以及模组结构设计过程中，具体注意事项如下所示。
第一，在进行电池排布过程中，电池与电池之间需要空有一定的间隙，确保空气能够按照一定的流速快速穿过电池外表面。圆柱形以及方形的电池强度以及刚度系数相对较高，在具体排布过程中可停留一定的间隙，而软包电池的刚度与刚度系数并不高，电池与电池之间需要增加导热材料，确保将电池内部的热量充分导出。
第二，在风冷系统设计环节中， 风道设计是极为关键所在。优良的风道设计不仅能提升散热的均匀性，也能大大降低系统流动阻力。为此在风道设计过程中需要从结构简单、成本性低、密封性良好以及空气流通无阻碍等多方面综合性考量。
第三，在蒸发器型号选择方面，需要根据新能源汽车空调系统当中的压缩机型号、制冷量、电池数量、箱体空间以及生产成本多方面进行综合考量。
第四，在风扇选型方面，选用的风扇需要充分满足预定标准的风量以及风压，确保冷却系统内部拥有充足的冷却空气流量以及预定值的流通速度，同时也要根据电池包结构空间的大小选择风扇的尺寸、重量。此外也要充分考量风扇所提供的电压、生产成本以及产生的噪音等因素。

5.2液冷系统设计

现如今我国对于新能源汽车的性能要求逐步提升， 国家所下发的补贴政策也更加偏向于行驶里程长以及能量密度高的车辆，加之汽车行业对新能源汽车电池系统功率性能以及快充性能要求逐步提升的前提，要想充分 发挥电池的最佳应用性能，需要积极设计电池系统冷却设计要求。液冷系统的运行原理是通过将液冷板内部冷却液与电池表面接触后，将产生的热量带到电池系统外部，继而达到电池冷却降温的价值作用。
第一，冷却液进出口接口类型选择时，需要选用 国标通用接口类型，确保冷却液进出接口与整个车辆的冷却系统相匹配，大大降低新能源汽车的加工成本。
第二，在进行冷却管型号选择时，需要从冷却管材料、 管径型号大小，耐腐蚀性、所承受的工作压力以及工 作温度范围等多个方面选择最优的冷却管材料。
第三， 液冷板类似于弯曲形式的水管，冷却液能够在液冷板内部流动，因此在液冷板选择时所选用的材料是导热效果优良的铝材料。液冷板设计过程中需要与电池表面充分性接触，充分发挥液冷板的导热作用。电池与液冷板的表面的硬度系数相对较高，设计人员需要在液冷表面粘贴层导热性优良、绝缘效果极佳的导热垫。 同时设计人员需要根据电池种类的不同将液冷板设计成为不同的结构，如方形电池以及软包电池下的液冷板需要设计成为板式结构，确保液冷板与电池的底部以及侧面区域充分接触，而圆柱形电池下的液冷板则需要设计成为弯曲带状结构，弯曲弧度尺寸的设计需要与电池外径尺寸相匹配，在确保液冷板与电池表面无缝对接的前提下，达到导热降温的目的。
第四，冷却液在整个液冷系统中起着极为重要的价值作用，在冷却液选型阶段，需要从传热能力、温度适用范围、 电绝缘性以及耐腐蚀等方面综合性考量。

结语

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。

来源：研究与探索·工程技术与创新