新能源汽车动力电池的冷却技术分析_张睿博.pdf
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1、运输经理世界运输工具与技术0引言社会经济的发展背景下,人们的生活质量大幅度提升,新能源汽车作为出行工具也受到人们高度的关注与喜爱,同时也为我国汽车行业的发展和进步带来了机遇。但是,新能源汽车经常会出现电池过热的问题,电池冷却技术就是针对电池过热问题采取的处理技术,有利于分散和控制电池装置的发热,以此延长电池的使用寿命。本文从能源汽车发展进程分析,提出了空气冷却电池技术、液体冷却电池技术、热管冷却电池技术、相变材料冷却电池技术、热电冷却技术等,对未来的制冷技术进行了展望,为今后的发展打下了坚实的基础。1新能源汽车目前,新能源汽车的类型包括纯电、混电两种,整体结构包括 SV 电池、充电器、充电接口
2、等部分,汽车动力源也包括非常规燃料和常规燃料,利用一种全新的 动 力 技 术 和 应 用 动 力 控 制 驱 动 技 术 实 现 汽 车 的运行。2新能源汽车的电池类型2.1 锂离子电池锂离子电池的能量密度和电压都非常高,优势为电池重量轻、污染程度小等。锂离子电池的寿命相比其他类型的电池更长,因此在我国的新能源汽车行业的发展中有极好的发展前景,能够保证新能源汽车的环保性能。2.2 镍氢电池镍氢电池是一种具有寿命长、整体放电功率高的碱性电池。不过镍氢电池记忆效应较低,因此电池制造成本非常高,常被应用在电动工具中1。2.3 铅酸蓄电池铅酸蓄电池的重量和体积都非常大,但是释放能量较低、寿命较短,因此
3、在生产中使用的原材料成本也不高,同时铅酸蓄电池的整体稳定性较好,可以实现回收再利用。目前,铅酸蓄电池主要应用在电动三轮车、电动车中,在能源市场中有极高的应用价值。2.4 燃料电池燃料电池的优势在于有害气体排放量较少、噪声污染较低,在能源汽车的电池应用中有极高的发展潜力。燃料电池的原理就是将化学能转变为电能,我国燃料电池的技术与基础配套设施相比发达国家还有一定的发展空间,因此要重视对动力电池的研究,保证燃料电池能够在新能源汽车中广泛应用2。3新能源汽车动力电池的冷却技术3.1 空气冷却电池技术空气冷却技术就是利用空气作为冷却的介质,通过对流热交换原理达到给电池组降温的效果。空气冷却电池技术的自身
4、维护成本价格低廉,因此已经被广泛应用在动力电池保护装置中。空气冷却电池技术在实际应用阶段,容易受到空气比热容、导热系统的影响,因此电池组冷却效率较差。空气的流动路径为底部流入、顶端流出,这一路径的选择是从侧方流向另一方流出冷却效率的 2 倍,见图 1。从技术研究的角度来看,由于车辆的结构、功率等因素,在确定燃气媒质制冷工艺参数上存在着一定的差别,比如有专家根据电池组外的气流速度决定电池组在车辆内的空间分布,从而达到最佳的制冷效果;采用强制冷风处理方式,实现对电池进行均匀冷却,提高制冷效率;利用流体力学方法,研究了不同空气层在实际推导过程中的流动层数与单元的温升比之间的线性关系,以新能源汽车动力
5、电池的冷却技术分析张睿博(武汉理工大学国际教育学院,湖北 武汉 430070)摘 要:为了提高新能源汽车电池的使用寿命,保证汽车企业的经济效益,就新能源汽车的电池类型以及电池冷却技术进行研究,以期为新能源汽车的发展奠定基础,促进我国新能源汽车行业的积极发展。关键词:新能源汽车;动力电池;冷却技术中图分类号:U469.72文献标识码:A152运输经理世界运输工具与技术了解不同的供气方式对电池组的温度产生的影响3。图 1 空气流动路径3.2 液体冷却电池技术液体冷却电池技术具有比热容系数高、换热系数高的特点,通过液体介质达到对动力电池降温的效果。液体冷却电池技术使用到的冷却介质为液相物质:乙二醇、
6、水、制冷剂等都可以作为制冷剂达到冷却的目的。液体冷却电池技术通过接触方式的不同划分为直接冷却、间接冷却两种。直接冷却的方式就是将电池模块浸润在冷却液中,通过冷却液与电池组的接触达到降温的效果。间接冷却就是在电池组周围设置冷却盘管,冷却液在盘管中流动,通过对流传热、制冷手段达到降低电池温度的效果4。目前,常用的冷却介质为 NOVEC 7000,采用的热流传热、介质相变吸热的冷却技术可以将电池组的温度 控 制 在 35 左 右。相 比 传 统 的 乙 二 醇 介 质,NOVEC 7000 冷却介质在新能源汽车动力电池冷却系统中有极高的应用价值。液体制冷相对于气体制冷,具有较高的比热容和相同体积的热
7、吸收,从而有效地提高了传热效率5。液体冷却技术的作用与冷却组、管路、液体介质流量等密切相关,通过设定不同的影响因子,对液体冷却技术在特定工况下所表现出的性能进行了分析。不过,液体介质冷却技术也有一定的问题:间接冷却技术使用的金属设备,在系统工作过程中会造成系统能耗,使电池的电源性能降低;直接冷却技术在使用中,若是电池外部出现了损坏,也会带来一定的安全事故。所以,在采用液态介质制冷技术时,必须从多个方面对其进行分析,以确保制冷工艺处于最佳状态,然后通过汽车运行原理延长电池组的使用寿命。3.3 热管冷却电池技术热管冷却技术通过密封性较高的空心管设备来发挥冷却的效果,在空心管中填充相变工质,在管两端
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