新能源汽车动力电池冷却技术研究

新能源汽车动力电池冷却技术研究

袁贵龙

东风柳州汽车有限公司 545026

摘要：近年来，随着各行各业建设的发展，我国的基础建设也有了很大的改善。新能源汽车的研发，通过电力能源取代传统燃油能源，可有效实现能源的节约，减少尾气排放，进一步符合我国节能环保工作的开展。此外，在汽车充电桩设施的布局下，可满足新能源汽车的续航需求，为电力能源与机械能源之间的转换提供基础保障。但电池装置在长时间驱动状态下，电能与热能之间的比例将呈现出负增长现象，当电池热能的产生高于热能输出时，则将加剧电力能源的损耗，缩减电池装置的使用寿命。电池冷却技术的应用，则可为电池装置进行热量管理，通过不同技术工艺、介质材料等，及时将电池装置产生的热量进行分散，以提高电池生命周期，为企业创造更大的经济利润。

关键词：新能源汽车；动力电池；冷却技术研究

引言

在国家和地方政策的支持下，过去十几年间国内新能源汽车产业得到长足发展，2019年和2020年，我国新能源汽车销量分别达到120.6万辆和130万辆。根据我国新能源汽车产业发展规划，预计到2025年，新能源汽车销量将力争占汽车总销量的20%。因此，新能源汽车作为汽车产业转型升级的核心推动力，是未来的重点发展方向。

1新能源汽车动力电池及其应用

1.1　动力电池性能

从当前的发展路径来看，新能源电动力汽车已经成为当前发展的主要路径，并且为以后的可持续发展提供了前进的动力。从新能源电动汽车的电池技术上看，电池模块以2个串联×2个并联的方式连接4个电池单元，在电池组模块达到48个，电压也达到3.8V的情况下，电池组电容量就可以达到23kWh的水平，实际的功率就可以达到91KW的水准。在先进技术的影响下，大家可以看到，组电池单元不仅安全性和行驶性较强，并且体现了很大的优越性，为以后的发展保持了可持续的动力，在成本、能力、性能等角度，缩小差距，向着更好的层次实施、发展和延伸。

1.2　动力电池热管理

从传统的视角看，燃油汽车具有自身的优势，但是最大的缺陷就是排放污染严重。从动力电池在新能源汽车上的运用来看，动力电池不能单一考虑续航里程，还要加强动力电池的安全管理，过高或过低的温度都将直接影响动力电池的使用寿命和性能，并有可能导致电池系统的安全问题，而热管理是动力电池安全运行的重要保障。动力电池在运行的过程中会产生较大的热量，及时散发热量，让动力电池的温度保持在合适的范围，才能消除新能源汽车在运行过程中的安全隐患。因此，建立有效的电池热管理体系，对于电动车辆动力电池系统而言是必需的。可靠、高效的热管理系统对于电动车辆的可靠安全应用意义重大。

2新能源汽车动力电池模组的制造

2.1动力电池模组的组成

新能源汽车动力电池模组主要由电芯、连接器、外壳、钥匙开关、BMS等多个结构共同组成，其具体制造特点如下：1）锂离子电池：作为新能源汽车动力电池模组的核心供能元件，锂离子电池具备双向转换的能力，在完成放电行为时，可将化学能转化为电能；而在完成充电行为时，则可将电能转化为化学能。2）连接器：作为电池模组的输出接口，可实现电量输出端与汽车动力端之间的匹配连接。3）外壳及钥匙开关：外壳存在于电池模组外部，可对内部的锂离子电池提供保护作用。钥匙开关负责控制锂离子电池的连接与闭合状态，是新能源汽车动力电池模组的关键组成部件。4）BMS：起到一定的隔离与减震作用，能够避免动力电池模组在汽车行进过程中出现晃动状态。5）镍带导线：在动力电池模组保持连续输出状态时，可通过电流的形式，建立相关动力供应元件之间的串、并联连接关系。

2.2总体结构布局

对于新能源汽车而言，其动力电池模组的结构布局就是对PC片、BC片所处位置的按需规划。在每一个侧板结构上端都存在一个独立的PC片结构，可在准确记录电池模组放电容量水平的同时，计算当前情况下，与新能源汽车动力供应行为匹配的电力传输量数值，从而避免不合理电量供应行为的出现，实现对电池模组稳定工作形式的合理保护。除了左、右两个边缘侧板外，每一个中间侧板结构下端都存在一个与PC片对应的BC片结构，负责规划新能源汽车的未来行进路径，并可根据电池模组动力行为的表现形式，更改传输电量的不合理供应部分，从而使得动力电池模组呈现出一个更加稳定的电量供应状态。

3新能源汽车动力电池的冷却技术分析

3.1气体介质冷却技术

气体介质冷却技术，主要是以空气作为热量传输介质，通过热能的热传递效应，令电池组实现降温处理。从整个构造来看，以空气为基础的介质在实现冷却功能时，整体结构较为简便，且机械化运作特点无须占用过多的资源，提高后期维护质量。通过对电池组所产生热力能源，界定出热量预期传递指标，保证系统在实现某一项功能指令时，可针对舱室以及不同结构进行针对化的热管理，进一步确保空间降温的时效性。从工作原理来看，气体介质冷却主要是依托车厢内风机设备或与空气调节装置相关联的机构为载体，实现能源的热传递:外部空气→风机→车厢空气调节装置→车身(动力电池组)→排气系统。从目前技术研发形式来看，受到汽车结构、汽车动力等方面的影响，在对气体介质冷却技术进行参数界定时，也呈现出一定的差异性。例如，科学家通过电池组外部空气流通速率，对电池组在车辆内的空间布局进行设定，以得出电池冷却的最大效率值;通过强制冷风处理模式，对电池组进行均衡式降温处理，在均匀性的冷却机制下，可对发热点进行均衡式降温，以提高实际降温速率;通过流体力学界定出不同气流层在实际导出过程中，气流分层与电池温度输出比值存在的线性关系，以得出不同送风形式对电池组温度所造成的相关影响。

3.2液体介质冷却技术

液体介质冷却技术是以液态物体为介质，通过热传递实现对电池组的降温处理。与常见的气体介质相比，液体介质具有更高的比热容，且同体积吸取的热能较多，可有效提高系统换热效率。按照工作形式来看，液体介质的冷却可分为接触型冷却与非接触型冷却两种。接触型冷却是指电池组与冷却液体直接接触，通过将电池模块沉浸到液体中，令液体对电池组所产生的热量进行无差别吸收，以达到物理降温的效果。非接触型冷却则是指在电池组周围设定具有一定组织结构的冷却装置，液体通过在冷却装置中的循环流动，吸取电池组所产生的热量，这样一来，便可最大限度地对热量进行传递，此类冷却机制无须液体与电池组之间接触，在一定程度上增强冷却工作的稳定性效用。一般来讲，冷却介质多为乙醇物质、水的混合物。对于液体介质冷却技术的发展形势来看，液体冷却大多是以剂料组成、冷却结构等为主，通过介质与结构的同步优化，令整个冷却工作的开展具有针对性，乙二醇为介质的液体冷却体系，在实际应用过程中，可通过介质的多次循环，令整项温度调控实现规范化运作，这样一来，便可最大限度增强系统冷却效率，令电池组在固有极限值之下实现高效率运行。目前，液体冷却技术的实现多以冷却组、管道、液体介质流量等为主，通过对不同影响因素进行设定，分析出在某一类运行工下，液体冷却技术在具体落实中呈现出的功能属性。我国学者通过分析氢氟醚介质与其他液体介质之间的冷却效率，得出在同等对流传热机制下，液体介质发生相变所产生的冷却效能，可将整个温度维系在35℃～38℃的恒定范畴内，这样便可在冷却介质的冷却循环内，确保电池组温度值的降低呈现出恒定状态，以此来增强电池组的实际应用性能，保证其在固有生命周期内发挥出更大的价值。

结语

随着社会的进步，新能源动力电池仍处于不断发展阶段，动力电池发展的核心理念就是安全性能、能量密度与环境保护。只有加强动力电池技术的创新，才可以在规模化基础上降低成本，向着智能方向实施延伸，建立起合作化发展的路径。在提高动力电池质量同时，提升我国新能源汽车的动力电池开发的核心竞争力。

参考文献

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[2]王丽梅，吕晓欣."雨课堂"与"翻转课堂"在新能源汽车动力电池及管理系统中的应用[J].科教导刊-电子版（中旬），2019，000（010）：105-106.