隨著我國新能源汽車保有量的迅速增長,安全性問題也日益突出.動(dòng)力鋰電池在過充電、碰撞情況下,容易引發(fā)冒煙、起火甚至爆炸等危險(xiǎn),而這些都是熱失控這匹野馬惹的禍.而要馴服這匹野馬,就得為它套上熱管理的韁繩.而動(dòng)力電池的能量密度、使用壽命等性能也會(huì)受溫度變化影響,所以熱管理的作用就更加重要.

當(dāng)前普遍使用的風(fēng)冷技術(shù)

當(dāng)前市面上所售的新能源電動(dòng)汽車,所采用的電池?zé)峁芾砑夹g(shù)主要分為風(fēng)冷和液冷兩大類.而從現(xiàn)有電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池冷卻方式來看,風(fēng)冷的比重仍然較大,是目前新能源汽車動(dòng)力電池中應(yīng)用廣泛的散熱技術(shù).

與其他技術(shù)相比,風(fēng)冷技術(shù)相對(duì)簡單、安全,維護(hù)也方便.強(qiáng)制氣流可以通過風(fēng)扇產(chǎn)生,也可以利用汽車行進(jìn)過程中的迎面風(fēng)或者壓縮空氣等產(chǎn)生.日本豐田公司的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車Prius和本田公司的Insight都采用了風(fēng)冷技術(shù),而通用、日產(chǎn)等汽車公司研制的熱管理系統(tǒng)主要也是采用強(qiáng)制風(fēng)冷形式.

風(fēng)冷技術(shù)雖然能夠在低成本的情況下,達(dá)到良好的散熱性能,但是風(fēng)冷技術(shù)的劣勢(shì)也非常明顯.與液冷技術(shù)相比,風(fēng)冷技術(shù)與電池表面之間的熱交換系數(shù)低,冷卻、加熱速度慢,電池箱內(nèi)部溫度均勻性不容易控制,電池箱的密封設(shè)計(jì)較難,防塵、防水效果較差.近期發(fā)生的多起電動(dòng)汽車起火事件,也讓許多人開始詬病風(fēng)冷技術(shù)的熱管理性能.

液冷技術(shù)越來越受青睞

隨著應(yīng)用環(huán)境對(duì)電池的要求越來越高,液冷技術(shù)正逐漸取代風(fēng)冷技術(shù)成為各大車企的優(yōu)先選擇.從目前各整車廠發(fā)布的新車型來分析,大中型純電動(dòng)汽車?yán)^續(xù)擴(kuò)大液冷系統(tǒng)的滲透率,而小型純電動(dòng)汽車乃至插電混動(dòng)汽車,應(yīng)用液冷系統(tǒng)的新車型也越來越多.

電池中國網(wǎng)了解到,目前國內(nèi)外的典型車型如寶馬i3、特斯拉ModelS、通用Volt、華晨寶馬之諾、吉利帝豪EV等都采用液冷技術(shù).除此之外,還有更多的車企包括比亞迪、北汽、廣汽、別克、云度、江淮、小鵬汽車、奇點(diǎn)汽車等都紛紛采用液冷技術(shù).

特別值得一提的是,前不久剛剛上市的江淮汽車iEV6E運(yùn)動(dòng)版,是國內(nèi)首款搭載21700三元電池的乘用車,同時(shí)也是國內(nèi)首款采用液冷技術(shù)的微型純電動(dòng)汽車,iEV6E運(yùn)動(dòng)版裝配的液冷式電池溫控系統(tǒng),可以將電池溫度控制在15－35℃之間,在－30℃到55℃的環(huán)境下均可正常使用,有分析人士認(rèn)為其溫控性能可媲美特斯拉.

而據(jù)國外媒體報(bào)道,本田汽車公司今年推出的2018款Clarity插電式混合動(dòng)力車,其電池組配備了液冷散熱系統(tǒng),這是該公司首次采用液冷散熱系統(tǒng),因?yàn)楸咎铿F(xiàn)有的混合動(dòng)力車(HEVs)以及插電式混合動(dòng)力車的電池組采用都是風(fēng)冷散熱系統(tǒng).

此外,本田還將電池的能量密度和能量輸出密度分別增加了110％和40％.因此,電池組的熱量也隨之增高.如果使用風(fēng)冷散熱系統(tǒng)解決熱量問題,則必須在電池之間設(shè)置空氣通道,從而會(huì)增加電池組的體積,還會(huì)很難確保有足夠的內(nèi)部空間.因此,本田電池組開始采用液冷散熱系統(tǒng),散熱效果比風(fēng)冷散熱系統(tǒng)高約250％,可有效冷卻電池組.

新能源汽車的更高要求

液冷技術(shù)的原理,是通過電池包內(nèi)部的冷卻液來帶走電池在工作中所產(chǎn)生的熱量,以達(dá)到降低電池溫度的效果.簡單說就是在電池包里放一根水管,需要降溫的時(shí)候就往水管里灌冷水,通過冷水帶走熱量來降溫,需要升溫的話就灌熱水.從使用的角度來看,液冷系統(tǒng)對(duì)于電池包的溫度控制效果要優(yōu)于風(fēng)冷系統(tǒng),液體介質(zhì)的換熱系數(shù)高、熱容量大、冷卻速度也更快.

有分析認(rèn)為,早期用液冷技術(shù)的新能源汽車比較少,主要由于當(dāng)時(shí)市場上以A00和A0級(jí)車型為主,該類車型對(duì)性能的要求不高,同時(shí)基于成本問題沒有使用液冷技術(shù).

隨著補(bǔ)貼退坡和市場的進(jìn)一步推廣,新能源汽車的市場結(jié)構(gòu)將會(huì)逐漸趨向于乘用車,A級(jí)以上的車型市場份額將提升,也將對(duì)續(xù)航里程、能量密度、電池容量、充電速率等性能提出更高的訴求.在保證整車性能的同時(shí),還要保證一定的加速性能,所以液冷技術(shù)也就成為了主流選擇.

有研究數(shù)據(jù)顯示,預(yù)計(jì)到2022年動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)裝配份額中,液冷技術(shù)占比將達(dá)到55％;按車型來看,插電式混動(dòng)車型動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)液冷技術(shù)占比將達(dá)85％,純電動(dòng)車型動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)液冷技術(shù)占比將達(dá)44％.