電動車電池熱管理方式演變

電動車電池熱管理方式經歷了自然冷卻、強制風冷、液冷、冷媒直冷、浸沒式冷卻、相變儲能冷卻等階段。

自然冷卻依靠電池箱體與外界自然風對流散熱，產熱少、無加熱系統，低溫使用會導致續航衰減和電池老化。

強制風冷是過渡階段，散熱功率低、效率差，不適合高續航大容量電池包，且不符合國標防水等級要求將淡出市場。

液冷即冷卻液循環冷卻，常見有特斯拉的蛇形管液冷系統和奧迪 e-tron 的底部水冷等，液冷系統包含制冷和加熱裝置，有的還會和電機熱管理回路耦合。

冷媒直冷采用制冷劑冷卻電池包，存在電芯溫度控制難和需單獨布置加熱系統的問題。

浸沒式冷卻將電池泡在絕緣導熱材料中，能保證電芯和冷卻介質充分接觸散熱，但技術實現有問題。

相變儲能冷卻利用相變材料吸熱融化和釋放熱量，能緩沖熱突變，抑制熱失控蔓延，但增加相變材料會增重降低能量密度。

未來電池熱管理方式會隨電池技術更新而發展，目標是延長電池壽命，降低熱失控風險。

鋰離子電池熱管理系統有冷卻和加熱技術。冷卻技術按介質分有空氣冷卻、液體冷卻、相變材料冷卻和熱管冷卻。

空氣冷卻結構簡單、成本低，但散熱效果不明顯。

液體冷卻散熱效果好，但結構復雜、密封要求高、成本高。

相變材料冷卻溫控和均溫能力好，但材料貴。

熱管冷卻導熱能力強，但結構復雜、易泄漏。

加熱技術分內部和外部加熱，內部加熱結構簡單、加熱快、溫度均勻，但控制機理復雜、安全性低。

外部加熱安全但結構復雜、能耗高、溫度不均。

未來可發展多種冷卻方式耦合的電池熱管理系統，提高溫度分布均勻性和控制能力。

豐田純電動汽車動力電池熱管理系統有液冷和風冷。

RAV4 EV 采用液冷技術，通過控制冷卻液方向和溫度實現電池溫控。

CH-R EV 采用電池風冷系統和電加熱系統，效率高，溫控穩定性可能更好。

基于相變材料的電動汽車電池熱管理技術，要選擇合適相變溫度的 PCM，如石蠟、聚乙二醇、脂肪酸等。

通過添加改性劑可增強 PCM 的導熱和機械性能。

將 PCM 與電池整合形成熱管理模塊，要考慮材料分布、導熱性能等。

利用 CFD 及數值傳熱學仿真能優化電池模組設計。

結合 PCM 的混合式冷卻系統能提升控溫可靠性，PCM 輔助的低溫環境保溫/預熱系統能保證電池在低溫下工作，目前基于 PCM 的電池熱管理系統產品化仍有難度。

電動客車電池熱管理系統中，鋰離子電池常用，液體冷卻散熱效果優于空氣冷卻，電池熱管理設備后置式安放較好，空調系統輔助式電池熱管理系統性能優于傳統水箱散熱。

（圖/文/攝：太平洋汽車 整理于互聯網）