新能源汽車動力電池冷卻系統分析

【導語】在電動汽車中，冷卻系統主要分為兩部分：一是對動力系統的驅動電機、車輛控制器和DC/DC等部件冷卻，二是對供電系統的動力電池和車載充電器冷卻。本篇只探討動力電池冷卻系統，後續的報告會陸續涉及其他部分。

主要冷卻方案

動力電池的冷卻性能的好壞直接影響電池的效率，同時也會影響到電池壽命和使用安全。由於充放電過程中電池本身會產生一定熱量，從而導致溫度上升，而溫度升高會影響電池的很多特性參數，如內阻、電壓、SOC、可用容量、充放電效率和電池壽命。

不同的熱管理系統，零部件類型的結構不同、重量不同以及系統的成本不同和控制方式不同，使得系統所達到的性能也不相同。在進行電池包熱管理系統類型設計選擇時，需要考慮到電池的冷卻性能需求，結合整車的性能以及空間大小，系統的穩定性和成本高低也是要考慮的因素。

圖表 1 不同電池冷卻方案優劣勢比較

資料來源：一覽眾諮詢

不同冷卻系統工作示意

國內外電動汽車電池組的冷卻方式上主要有以下幾種：空氣冷卻、液體冷卻、熱管冷卻。目前空氣冷卻方式仍然是主要採用的方法，空氣冷卻比較容易實現，但冷卻效果不佳。

圖表 2 典型風冷系統工作示意圖

液體冷卻有較好的冷卻效果，而且可以使電池組的溫度分佈均勻，但是液體冷卻對電池包的密封性有很高的要求，如果採用水這類導電液體，需用水套將液體和電池單體隔開，這樣不僅增加了系統的複雜性而且降低了冷卻效果。

圖表 3 典型液冷系統工作示意圖

熱管技術可以滿足電池組的高溫散熱與低溫預熱雙工況要求，響應快，溫度均勻性好，作為電池組新的冷卻方法被提出后，有了一定的發展，且作為產業研究的重點方向，但是受到布置和體積的限制，目前還沒有實車使用。

圖表 4 熱管技術工作示意圖

從現有電動汽車動力電池冷卻方式來看，風冷仍佔據最大的位置，尤其是日系電動汽車，基本採用風冷系統。隨著應用環境對電池的要求越來越高，液冷也成為主流趨勢，如特斯拉、寶馬等品牌。我國電動汽車以風冷居多，但目前主流車企也開始轉向液冷系統，從中期來看，液冷將佔據主流。

電池包冷卻系統主要組件

不同的冷卻系統有相對應的冷卻組件：風冷系統主要部件為風機，液冷系統主要部件為冷卻板。

風冷系統組件：冷卻風道、風機、電阻絲；

風機的選型直接影響電池包空冷系統的冷卻效果。風機的選型要求如下：根據電池的熱生成速率確定空氣流量；滿足每個模塊的溫升要求；基於系統所需空氣流量以及系統的壓降曲線選擇滿足要求的風機。

液冷系統組件：水冷管道、冷卻泵、冷卻閥、冷卻板；

冷卻板作為電池包液冷系統中最關鍵的零部件之一，冷卻板的選型至關重要。冷卻板的選型必須滿足如下要求：冷卻板的壓降必須滿足客戶要求；冷卻水流動的一致性要求；爆破壓力要求；冷卻板的機械要求；冷卻板必須通過振動和衝擊載荷測試；冷卻板必須滿足公差要求以及空間尺寸要求。

電池冷卻系統組件生產企業眾多，主要部件大多由傳統電氣企業提供，目前電池管理系統企業及PACK組裝企業也有涉及定製化產品的生產。

一覽眾諮詢深度調研了國內外批量供應動力電池冷卻組件的企業，形成了《2016-2017年動力電池冷卻系統組件企業調研報告》，報告內容包括國內外前十動力電池冷卻器供應商技術優劣勢、產品、配套情況、客戶評價、產能規劃等內容，是動力電池、整車、電池系統等企業採購的重要參考依據。

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