新能源汽车常见电池热管理技术

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新能源车型的冷却系统一般由三个部分组成：电池冷却循环系统、电机电控冷却循环系统、空调暖风循环系统。不同的电池热管理方式，所涉及的零件数量，结构，布置方式均不相同，根据整车开发成本、整车重量、以及布置空间等要求，从而选择不同类型的热管理系统。其主要的技术路线有以下五种类型。

1.直接冷却型

简称电池直冷技术，直冷系统是电池内部内置制冷蒸发器，通过管路与空调系统连接，在电池需求冷却时，利用压缩机把压缩后的冷媒送入电池内部蒸发器，然后带走电池内部热量达到冷却效果。该系统结构紧凑，制冷效果好，零部件数量少（只需要一进一出的制冷管路），重量轻等优点。但是此系统的缺点是无法在零下低温条件下给电池加热，制冷过程中产生的冷凝水无保护，而且制冷剂的温度均匀性不易控制，制冷系统的寿命短，可靠性低，常常发生制冷剂泄漏，制冷能力不足等故障。这是目前最新的电池冷却技术，成熟度比较低，市场上量产车型有比亚迪、特斯拉等车型已经开始应用，是未来的一个主要技术路线，见图1。



2.散热器水冷型

散热器冷却回路是一个独立的回路，由散热器、电子水泵、加热器等组成，以防冻液为介质，防冻液从散热器出来，经过加热器再到电池，最后又回到散热器，通过这种循环方式来给电池冷却和加热。该系统结构简单，成本不高，在常年低温环境下节能等优点。但是该系统散热效率低，在夏天高温气候环境下水温高，不能满足高温环境下的使用工况，见图2。



3.直冷水冷型

此系统是在直冷与水冷的基础上进行整合，通过电池冷却器Chiller（也叫热交换器）把空调系统与水冷系统进行桥接。该系统规避了前两种冷却方式的缺点，是目前最常用的电池热管理系统之一。系统零部件比前两种多，系统比较复杂，需求的零部件布置空间相对较大，在工作时压缩机负荷大，对整车耗能大经济性差。另外，当空调系统部分出现故障时，电池的冷却需求得不到最大满足，见图3。



4.水冷混合型

该系统是在直冷水冷系统的基础上，再增加一套散热器水冷系统，把两者按并联回路进行布置，通过控制电磁阀，在不同条件下使用不同回路给电池冷却。在低温环境下，只需散热器水冷系统工作。当处于高温环境下，切换到直冷水冷系统工作。在恶劣工况下，两个系统可以同时工作，电池还可以获得最大冷却能力，基本可以覆盖所有使用环境。此套冷却系统极其复杂，成本高，对整车布置空间要求高，系统的控制策略复杂，稳定性及可靠性是一个挑战。该系统在市场大多混合动力PHEV车型上也有使用，已拥有成熟技术，见图4。



5.风冷却型

该系统则是直接把乘员舱制冷的冷风通过管道引到电池，使用该冷风对电池进行空气冷却。该系统优点是结构简单，冷风温度可控，系统成本低。但是同样具有直冷系统的缺点，系统无制热功能，且电池表面产生的冷凝水不易干燥，对电池内部有侵蚀污染的风险。一般不推荐使用这类热管理方式，见图5。



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