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新能源汽车散热系统:“直冷+水冷”将成主要发展方向

作者: 发布于:2018-01-03 16:18:55 来源:新思界网
   新能源动力电池组中的散热系统,能够起到为新能源动力电池组降温的目的。新能源动力电池散热方式有风冷、水冷和直冷三种。风冷模式中,散热系统利用利用自然风或风机,配合汽车自带的蒸发器为电池降温;水冷模式中,一般会将散热器与制冷循环系统耦合起来,通过制冷剂将电池的热量带走;直冷模式中,散热系统利用制冷剂蒸发潜热的原理,在整车或电池系统中建立空调系统,将空调系统的蒸发器安装在电池系统中,制冷剂在蒸发器中蒸发并快速高效地将电池系统的热量带走,从而完成对电池系统冷却的作业。
 
  风冷技术
 
  风冷技术是目前新能源动力电池中应用最广泛的散热技术。强制气流可以通过风扇产生,也可以利用汽车行进过程中的迎面风或者压缩空气等产生。与其他技术相比,风冷技术相对简单、安全,维护也方便。日本丰田公司的混合动力电动汽车Prius和本田公司的Insight都采用了风冷的形式,尼桑、通用等汽车公司研制的热管理系统主要采用强制风冷形式。
 
  国内的各种类型的新能源动力电池基本上采用风冷技术,国内技术基本上与国外水平相当,能够在低成本的情况下,达到良好的散热性能。
 
  与液冷技术相比,风冷技术与电池表面之间的热交换系数低,冷却、加热速度慢,电池箱内部温度均匀性不容易控制,电池箱的密封设计较难,防尘、防水效果较差。
 
  水冷技术
 
  水冷散热系统主要包括:电子水泵、换热器、电池散热片、PTC加热器、膨胀水箱。
 
  水冷技术是基于液体热交换的冷却技术,比风冷技术效率更高,电动汽车电池组内部温度更均匀,可与车辆的冷却系统整合在一起,与电池壁面之间的热交换系数高,冷却、加热速度快。但是采用水冷技术的系统更复杂,重量大,维修和保养难度大,并且存在漏液的可能。
 
  国外对水冷技术研究较早,应用时间也较长,并且随着不断的探索、实践与改进,系统的热交换系数以及冷却加热速度均已达到了较好的水平,并且通过新材料的应用,国外水冷系统的重量也有所减轻。
 
  目前国外主要在特斯拉、通用沃蓝达(Volt)、法国标致雪铁龙、宝马i3等汽车品牌中采用水冷技术。特斯拉Model S车型采用的就是水冷技术对电池进行降温。特斯拉在其电池排布、热管理系统、电池管理系统上进行了非常深入的设计,以保证每个电池单元都在监管之下,其状态数据能够被随时反馈、处理。对于单个体积很小的电池单元,特斯拉将其独立封闭在钢制隔间里,同时液冷系统可以具体到为每一个电池单元进行冷却,降低彼此的温差,也相对降低了电池自燃的风险。
 
  近几年,随着我国新能源动力电池散热系统技术的不断进步,水冷产品呈现逐渐替代风冷产品的趋势。
 
  据新思界产业研究中心发布的《2017-2021年新能源动力电池散热系统市场现状调研及投资战略研究报告》,目前,我国主要的水冷产品生产商有:广东文轩热能科技股份有限公司、江苏超力集团、东莞市迈泰热传科技有限公司、河北冠泰电子技术有限公司、北京世佳博科技发展有限公司等。相关汽车厂商如比亚迪、吉利等已将水冷产品应用到其新能源汽车当中。未来,随着行业技术的不断进步,“直冷+水冷”的方式将成为市场研发的主要方向。
 
  国内有江淮iEV7S等少量的新能源车采用了水冷技术。江淮新能源纯电动SUV——iEV7S利用水冷技术,将电池包的温度控制在10-35摄氏度之间,即便在零下30摄氏度的超低温环境下,也可正常充电,不影响续航里程。新一代电池包水冷技术,实现了电池低温快速加热,在环境-30℃和电芯-15℃条件下,40分钟内可将电池加热至10℃以上,同时其优异的电池冷却性能,满足高速+快充连续行驶,电池最高温度控制在35℃以下。
 
  新思界产业研究员认为,在风冷技术方面,我国技术水平已经能够达到国际领先水平,风冷散热系统也已广泛被用于国内新能源动力电池散热系统。在水冷技术方面,受技术水平限制,我国近年来才逐渐有企业进行研究与生产,虽然技术进步迅速,但与国外相比,仍存在差距,未来还有较大的进步空间。
 
  此外,水冷技术的使用能够较好地解决目前新能源汽车普遍面临的低温使用续航里程降低、低温无法充电等问题,改善用户的用车体验,促进新能源汽车的普及。基于此,水冷技术未来会逐渐取代风冷技术。
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