電動汽車動力電池熱管理技術

胡可月

摘要：動力電池在實際應用的過程當中相應的功率非常地大，然而當處于持續放電狀態時產生的熱量會使其工作性能得不到有效保障。在這樣的情況下通過熱管理系統作用的正常發揮可以有效降低電動電池上發的電量，通過風冷、液冷等一系列技術對其進行合理化降溫，從而在最大程度上保障動力電池的實際應用性能。本文對當前電動汽車動力電池熱管理技術進行了全面分析，希望通過本文可以為相關工作提供一些參考。

關鍵詞：電動汽車;動力電池;熱管理;技術

引言：

隨著科技的不斷向前發展以及電動汽車在實際應用中所具有的一系列優勢當前電動汽車在我國的銷售量變得越來越高，電動車由于其優異的性能取得了極大的運用。然而由于種種因素的影響，電動汽車在使用中電動電池所存在的熱安全問題對電動汽車的使用造成了一定的影響。動力電池作為電動汽車在實際應用中最為重要的儲能裝置以及動力來源對其安全性能以及使用性能等一系列參數都有著很高的要求。就一般情況而言，動力電池在實際應用的過程當中要想使其性能能夠得到充分保障，最佳的工作溫度在15～40萬 40℃這一范圍之內。通過動力電池熱管理系統作用的正常發揮可以通過各類傳感器對電池的使用狀態進行有效監控。當電池溫度出現異常時，通過熱動力系統可以及時對電池組進行散熱或者是加熱保溫，使電池組溫度時刻處于最佳的溫度狀態區間內。同時通過熱管理技術的合理利用，可以使動力電池各個組成單元的散熱處于均勻的狀態當中。本文對動力電池熱管理技術的發展進行了全面分析，并且對冷卻系統及加熱系統的實際情況進行了有效總結。

1動力電池熱管理方式

為了有效保障電動力電池的功能，技術人員經過大量的研究為其配備了多種熱管理方式，具體有空氣冷卻、液體冷卻等等。其中PCM冷卻方式和熱管冷卻是由于技術上的不成熟，主要應用于實驗室研究階段，在實際工程中應用數量相對比較少。而傳統的熱管理系統例如空氣冷卻、液體冷卻等無法滿足動力電池的實際使用需求因此也很難應用。

2空氣冷卻

空氣冷卻式動力電池熱管理系統在實際應用的過程當中由于技術應用簡單，因此該種方法當前在動力系統熱管理工作中依然有一定的利用價值。根據空氣冷卻具體方式的不同，可以將其進一步分為串行通風以及并行通風兩大分式。一般而言空氣冷卻系統整體結構較為簡單，制造過程當中需要投入的經濟成本相對較低，且該項技術在應用中并不存在漏液這一風險，因此在實際工程中取得了極其廣泛的應用。但是該項技術由于本身所具有的劣勢，換熱效率極其低下。隨著動力電池溫度的升高，風扇消耗的功率將會進一步增加。因此人們為了進一步保障該項技術的應用效果，采取了大量的優化方式對風道以及進出風口進行了有效的優化設計。

3液體冷卻

液體冷卻系統在實際應用的過程當中為了有效提高冷卻效果，一般采用一些液流質對熱量進行吸收以及散發。相對于風冷系統，液冷系統在實際應用的過程當中擁有的換熱系數更高，冷卻速度更快。然而由于液冷系統本身所具有的劣勢在生產中需要投入的成本較大，且該系統在應用中對密封性的要求極高。因此液冷系統很難做到輕量化生產。當前人們對于液體流道布置以及尺寸冷卻介質材料等都有了非常深入的研究。結合冷卻系統的具體冷卻方式的區別，可以進一步將其分為接觸式以及非接觸式冷卻。當前人們依然以冷卻流道的布置選型作為研究工作進行的重點。有研究人員采取直接接觸液冷，通過三進一出的冷卻液流到對電池組進行有效散熱。直接接觸式液冷系統在應用中有著漏液的風險，同時對冷卻介質的絕約性要求極高。為此在工程實際應用當中一般采用的都是非接觸式液冷系統、液冷板作為當前動力電池冷液系統。發展的主要方向有回字形蝸牛交叉型液冷板、內置斜翅型液冷板等等。有研究人員通過雙液冷板的布置方案極大地優化了電池包溫度分布不均的問題。

綜合文章上面所描述的內容，對于液體冷卻技術要想使其應用效果得到有效保障，在今后的發展過程當中不僅要結合各類學科知識對其冷卻流道進行有效的優化，此外還應當研究出具有更高冷卻效率的冷卻介質。除了傳統的水以及乙二醇之外，還有更為新鮮的納米液體等等。冷卻系統雖然在實際應用的過程當中擁有極其極高的冷卻效率，但是對密封性的要求也非常高。

4相變材料冷卻

相變材料（PCM）冷卻系統是通過相變材料在相變中吸收或釋放大量潛熱來對動力電池進行溫度處理的。就當前而言，相變材料大致可以分為三大類型，分別為有機類、無機類以及復合相變材料等。石蠟、硬脂酸、聚乙二醇是當前應用較為廣泛的相變材料。其中石蠟由于無毒無腐蝕性且價格較為便宜是當前研究工作在實際進行中關注的重點內容。為了有效克服無機相變材料在實際應用中具有的腐蝕性以及導熱系數低等問題，研究者們經過大量的研究最終開發出了復合相變材料。在應用的過程當中可以再將這兩者優勢充分的結合起來，且同時有效地克服了這其余兩項材料在應用中所具有的缺點，使得相變材料的實際使用范圍得到了進一步的增大。

5動力電池熱管理技術發展預測

基于本文對動力電池熱管理系統發展現狀的綜合分析，對動力電池熱管理系統未來的發展趨勢如何預測如下：

首先，大部分動力電池的冷卻系統依然采用取液冷。但是傳統的冷卻介質冷卻效率更低，因此不利于輕量化設計工作。為此研究人員需要進行大量工作研究出更低成本且具有更高傳熱效率的冷卻介質。

其次，將兩種及以上的冷卻方式結合起來，例如空氣冷與熱管結合。空氣冷與相變材料結合等。從而尋找出一種最佳的冷卻結組合，有效保障冷卻效果。

6結束語

隨著國家政策的大力扶持，當前電動汽車的使用范圍變得越來越廣。在這樣的情況下有必要進一步提高熱管理系統的冷卻加熱效率，全面優化動力電池的使用性能。

參考文獻：

[1]鄭海.鋰離子動力電池組液體介質熱管理系統散熱結構分析[D].中北大學，2020.

[2]劉燁.動力電池熱管理系統跨尺度多場耦合模擬研究[D].南京林業大學，2020.

[3]盧鵬宇.整車集成熱管理協同控制與優化研究[D].吉林大學，2020.

[4]李奇飛.動力電池組發熱特性實驗研究與散熱結構的優化設計[D].安徽工業大學，2019.

[5]楊鵬.應用于高寒地區的電動汽車動力電池系統熱管理技術研究[D].哈爾濱工業大學，2015.