在電動(dòng)汽車(chē)中，冷卻系統(tǒng)主要分為兩部分：一是對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、車(chē)輛控制器和DC/DC等部件冷卻，二是對(duì)供電系統(tǒng)的動(dòng)力電池和車(chē)載充電器冷卻。

目前，電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池為鋰離子電池，鋰離子動(dòng)力電池的性能對(duì)溫度變化較敏感，動(dòng)力電池的冷卻性能的好壞直接影響電池的效率，同時(shí)也會(huì)影響到電池壽命和使用安全。由于充放電過(guò)程中電池本身會(huì)產(chǎn)生一定熱量，從而導(dǎo)致溫度上升，而溫度升高會(huì)影響電池的很多特性參數(shù)，如內(nèi)阻、電壓、SOC、可用容量、充放電效率和電池壽命。為了使電池包發(fā)揮最佳性能和壽命，需要優(yōu)化電池包的結(jié)構(gòu)，對(duì)它進(jìn)行熱管理，增加散熱設(shè)施，控制電池運(yùn)行的溫度環(huán)境。

動(dòng)力電池主要降溫方案

不同的熱管理系統(tǒng)，零部件類(lèi)型的結(jié)構(gòu)不同、重量不同以及系統(tǒng)的成本不同和控制方式不同，使得系統(tǒng)所達(dá)到的性能也不相同。在進(jìn)行電池包熱管理系統(tǒng)類(lèi)型設(shè)計(jì)選擇時(shí)，需要考慮到電池的冷卻性能需求，結(jié)合整車(chē)的性能以及空間大小，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和成本高低也是要考慮的因素。

不同冷卻系統(tǒng)工作示意圖

1、風(fēng)冷

國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車(chē)電池組的冷卻方式上主要有以下幾種：空氣冷卻、液體冷卻、熱管冷卻。目前空氣冷卻方式仍然是主要采用的方法，空氣冷卻比較容易實(shí)現(xiàn)，但冷卻效果不佳。

冷卻風(fēng)機(jī)的選型直接影響電池包空冷系統(tǒng)的冷卻效果。風(fēng)機(jī)的選型要求如下:根據(jù)電池的熱生成速率確定空氣流量;滿足每個(gè)模塊的溫升要求;基于系統(tǒng)所需空氣流量以及系統(tǒng)的壓降曲線選擇滿足要求的風(fēng)機(jī)。

（典型風(fēng)冷系統(tǒng)工作示意圖）

2、液冷

液體冷卻有較好的冷卻效果，而且可以使電池組的溫度分布均勻，但是液體冷卻對(duì)電池包的密封性有很高的要求，如果采用水這類(lèi)導(dǎo)電液體，需用水套將液體和電池單體隔開(kāi)，這樣不僅增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性而且降低了冷卻效果。

一般冷卻系統(tǒng)都是安裝在電池組模塊附近，原理和空調(diào)的制冷原理相似，冷卻系統(tǒng)通過(guò)管路和單個(gè)電池模塊相連，管路里循環(huán)流動(dòng)冷卻液(一般是乙二醇)，將單個(gè)電池模塊的熱量帶走，冷卻系統(tǒng)將乙二醇制冷，多余熱量通過(guò)風(fēng)扇排到外界，而乙二醇再次循環(huán)進(jìn)入電池模塊，繼續(xù)吸收電池散發(fā)的熱量。

冷卻板作為電池包液冷系統(tǒng)中最關(guān)鍵的零部件之一，冷卻板的選型至關(guān)重要。冷卻板的選型必須滿足如下要求：

1、冷卻板的壓降必須滿足客戶要求;冷卻水流動(dòng)的一致性要求；

2、爆破壓力要求；冷卻板的機(jī)械要求；

3、冷卻板必須通過(guò)振動(dòng)和沖擊載荷測(cè)試；

4、冷卻板必須滿足公差要求以及空間尺寸要求。

（典型液冷系統(tǒng)工作示意圖）

3、熱管技術(shù)

熱管技術(shù)可以滿足電池組的高溫散熱與低溫預(yù)熱雙工況要求，響應(yīng)快，溫度均勻性好，作為電池組新的冷卻方法被提出后，有了一定的發(fā)展，且作為產(chǎn)業(yè)研究的重點(diǎn)方向，但是受到布置和體積的限制，目前還沒(méi)有實(shí)車(chē)使用。

（熱管技術(shù)工作示意圖）

從現(xiàn)有電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池冷卻方式來(lái)看，風(fēng)冷一直占據(jù)主要的位置，尤其是日系電動(dòng)汽車(chē)，基本采用風(fēng)冷系統(tǒng)。隨著應(yīng)用環(huán)境對(duì)電池的要求越來(lái)越高，液冷也成為車(chē)企業(yè)的優(yōu)先方案，如特斯拉、寶馬等品牌。我國(guó)主流電動(dòng)乘用車(chē)企業(yè)也開(kāi)始轉(zhuǎn)向液冷系統(tǒng)，從中長(zhǎng)期趨勢(shì)來(lái)看，液冷將占據(jù)主流。

典型車(chē)載冷卻方案

1、寶馬i3

在熱管理及電控系統(tǒng)上，寶馬放棄了自研而選擇了德國(guó)Preh公司的電控系統(tǒng)，該電池管理系統(tǒng)由電子控制元件電池管理單元和電池監(jiān)控傳感器單元構(gòu)成，寶馬表示，該系統(tǒng)可以時(shí)刻監(jiān)測(cè)每個(gè)電池組的電壓溫度變化。測(cè)得的數(shù)據(jù)將由電池管理單元(BMU)進(jìn)行處理以確定各自相應(yīng)的充電電壓，來(lái)確保電池處于最佳狀態(tài)。

從動(dòng)力電池系統(tǒng)角度來(lái)看，i3自2013年11月份上市以來(lái)，共進(jìn)行了一次升級(jí)，即在2016年電量由22kWh，提升為33kWh，電量提高50%，這一次升級(jí)，保持了電池包體積、結(jié)構(gòu)不變。寶馬i3的熱管理采用直冷方案與液冷方案相結(jié)合的方式。

2、特斯拉Model S & X

特斯拉在電池組散熱和電控技術(shù)安全性上的投入也令人印象深刻，這個(gè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)從多家傳統(tǒng)車(chē)企對(duì)特斯拉汽車(chē)逆向工程上也可以得到證明。

在電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)上，特斯拉用一個(gè)四通轉(zhuǎn)換閥實(shí)現(xiàn)了冷卻系統(tǒng)的串并聯(lián)切換。當(dāng)電池處于低溫時(shí)，電機(jī)冷卻回路與電池冷卻回路串聯(lián)，從而使電機(jī)為電池加熱。當(dāng)電池處于高溫時(shí)，電機(jī)冷卻回路與電池冷卻回路并聯(lián)，兩套冷卻系統(tǒng)獨(dú)立散熱。汽車(chē)可以根據(jù)工況選擇最優(yōu)熱管理方式。

（特斯拉Model S冷卻管路）

特斯拉使用的“冷卻液”呈綠色，由50%的水和50%的乙二醇混合而成。“冷卻液”不斷地在管道中流動(dòng)，最終會(huì)在車(chē)輛頭部的熱交換器散發(fā)出去，從而保持電池溫度的均衡，防止電池局部溫度過(guò)高導(dǎo)致電池性能下降。特斯拉的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)可將電池組之間的溫度控制在±2℃，控制好電池板的溫度可有效延長(zhǎng)電池的使用壽命。

（特斯拉使用的冷卻液）

3、雪佛蘭Volt電動(dòng)版

雪佛蘭Volt的動(dòng)力電池與特斯拉一樣，屬于三元鋰電池，但在電池形態(tài)上，Bolt選擇了由LG化學(xué)提供鋁塑膜軟包鋰電池。

在電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)上，當(dāng)電池處于低溫狀態(tài)時(shí)，通用為電池包配備了一個(gè)功率為1.6kW的充電加熱方式，可以將整體溫差控制在2攝氏度以下。當(dāng)電池處于高溫狀態(tài)時(shí)，通用采用液冷散熱的方式，將液冷線路密集的平鋪于軟包電池的各個(gè)部位，使電池組整體得到一個(gè)均勻的冷卻效果，避免了整體溫差過(guò)大的情況出現(xiàn)。整個(gè)熱管理系統(tǒng)雖然不如特斯拉高效，但更加節(jié)能。