
風冷是以低溫空氣為介質,利用熱的對流,降低電池溫度的一種散熱方式,分為自然冷卻和強制冷卻(利用風機等)。該技術利用自然風或風機,配合汽車自帶的蒸發器為電池降溫,系統結構簡單、便于維護,在早期的電動乘用車應用廣泛,如Nissan Leaf、KIA Soul EV等,在目前的電動巴士、電動物流車中也被廣泛采納。
風冷的基本原理圖如下:
風冷原理示意圖
KIASoul EV風冷路徑
液冷
液體冷卻技術通過液體對流換熱,將電池產生的熱量帶走,降低電池溫度。液體介質的換熱系數高、熱容量大、冷卻速度快,對降低最高溫度、提升電池組溫度場一致性的效果顯著,同時,熱管理系統的體積也相對較小。液冷系統形式較為靈活: 可將電池單體或模塊沉浸在液體中,也可在電池模塊間設置冷卻通道,或在電池底部采用冷卻板。電池與液體直接接觸時,液體必須保證絕緣( 如礦物油) ,避免短路。同時,對液冷系統的氣密性要求也較高。此外,就是機械強度,耐振動性,以及壽命要求。
液冷是目前許多電動乘用車的優選方案,國內外的典型產品如BMWi3、TESLA、Volt、之諾、吉利帝豪。
液冷的基本原理圖如下:
液冷基本原理圖
VOLT的冷卻液為乙二醇溶液,每個軟包電芯大面冷卻,并行流道、緊湊性性、成本較低。
GMVOLT冷卻2D圖
GMVOLT 5并聯冷卻通道
與GM VOLT的并行流道相比,TESLA的液冷采用串行流道,冷板安裝于電池間隙,這個設計的結構設計難度較大,同時,蛇形冷板在較大程度上增加了液冷系統的壓力損失。
TESLA液冷結構2D示意圖
TESLA液冷結構3D示意圖
TESLA液冷結構實體圖
GMVOLT 和TESLA的冷卻方式的對比
直冷
直冷是利用相變材料(phase change material,PCM)巨大的蓄熱能力,PCM 作為電池熱管理系統時,把電池組浸在PCM 中,PCM 吸收電池放出的熱量而使溫度迅速降低,熱量以相變熱的形式儲存在PCM 中,在充電或很冷的環境下工作時釋放出來,其基本的思路如下:
直冷基本原理圖
直冷方案示意圖
目前通過直冷的冷卻方式基本在電動乘用車上,最典型的如BMW i3(i3有液冷、直冷兩種冷卻方案)。
BMW i3直冷結構
直冷冷卻的優點在于;
(a). 冷卻效率比液冷高出3~4倍;
(b). 更能滿足快充需求;
(c). 結構緊湊;
(d). 潛在地降低了成本;
(e). 避免了乙二醇溶液在電池箱體內部流動
