儲能溫控系統(tǒng) & 動力電池：風冷、液冷、冷媒直冷技術(shù)對比與詳解

電池溫控： 

新能源汽車的動力電池可簡單分為兩大類：分別是三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池。相較于磷酸鐵鋰電池，三元鋰電池的優(yōu)點就是能量密度更高，同等體積下動力電池容量更大，但缺點也很明顯，就是熱穩(wěn)定性較差，對環(huán)境溫度比較敏感，需要較高的安全保護，這也是為什么只有三元鋰電池版本的車型才有液冷散熱系統(tǒng)的原因。眾所周知電動汽車核心部件是動力電池，那電池是如何保證最佳性能、壽命以及安全性呢？

工作溫度是至關(guān)重要的影響因素，原因也很簡單，因為電池既怕冷又怕熱，在低溫、高溫下性能都會明顯衰減。

      

而電池溫控系統(tǒng)的存在，可保證電池在合適的溫度下工作，可提高電池使用壽命，確保電池安全。今日小編帶大家重點了解下電池溫控系統(tǒng)中的電池冷卻。

      

現(xiàn)在市面上所售的電動車，所采用的主動式冷卻系統(tǒng)主要有風冷、液冷、直冷三種方式。從使用的普及度來說，曾經(jīng)用得比較多的是風冷冷卻，現(xiàn)階段業(yè)界內(nèi)使用最多的是液冷冷卻。而冷媒直冷作為一種新技術(shù)已經(jīng)開始嶄露頭角。

      

下面我們進行詳細介紹：

1、風冷冷卻

       

風冷冷卻的原理比較像電腦的散熱原理，說簡單一點就是在電池邊上加一個電扇， 通過電扇的作用來為電池包降溫，不過電扇吹出來的風會受到外界因素的影響，所以溫度較高的時候，電扇的降溫效果也就沒那么好。

     

但其結(jié)構(gòu)比較簡單，成本也較低，所以對于一些電池容量很小或是主打價格優(yōu)勢的電動車來說，多數(shù)會選擇風冷冷卻。

2、液冷冷卻

      

液冷則是通過流動在電池內(nèi)部液冷板中的冷卻液帶走電池在工作中所產(chǎn)生的熱量，以達到降低電池溫度的效果。從實際的使用效果來說，液體介質(zhì)的換熱系數(shù)高、熱容量大、冷卻速度也更快，所以對于提升電池溫度的均勻性效果更好。

      

液冷熱管理的核心部件是壓縮機、chiller（電池冷卻器）還有水泵。壓縮機作為制冷的動力發(fā)起點，決定著整個系統(tǒng)的換熱能力。chiller則起到了制冷劑和冷卻液的熱交換作用，換熱量的大小也直接決定著冷卻液的溫度。

      

水泵則是用來決定冷卻液的流速，流速越快換熱性能就會越好，反之亦然。簡單說就是在電池里放一根水管，需要降溫的時候就往水管里灌冷水，通過冷水帶走熱量來降溫。

      

所以從技術(shù)的角度來看，液冷系統(tǒng)對于電池的溫度控制效果要優(yōu)于風冷系統(tǒng)，液冷系統(tǒng)的設(shè)計更為復雜，對技術(shù)能力的要求更高。

3、冷媒直冷

     

 冷媒直冷是將電池冷卻系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)高度耦合，相當于將空調(diào)系統(tǒng)中的蒸發(fā)器直接放入電池包中。

      

直冷系統(tǒng)主要由電動壓縮機、電池直冷板、電子膨脹閥、儲液器、氣液分離器等主要部件組成。

      

工作原理為：電動壓縮機1排出的高溫高壓制冷劑蒸氣經(jīng)艙外換熱器2冷凝，在儲液器4后分流至兩個子回路，分別流經(jīng)電子膨脹閥5、9節(jié)流后進入電池冷板6以及艙內(nèi)蒸發(fā)器10蒸發(fā)吸熱，匯合流經(jīng)氣液分離器13以過熱狀態(tài)回到壓縮機，完成一個完整的直冷冷卻循環(huán)。

     

 簡言之，就是電池通過直冷板直接與制冷劑進行熱交換。這么直接的好處就是，冷卻效率大幅提升，系統(tǒng)部件大大減少，成本與重量都有較大的降低。

     

 優(yōu)勢很明顯，但缺點也很直接，需要工程師們克服的難點主要是以下幾點：

①直冷板的耐壓和密封問題

直冷板的耐高壓性和密封性要求會比液冷高很多。液冷板的工作壓力一般在1.3個大氣壓以內(nèi)，而制冷劑蒸發(fā)壓力一般能夠達到3-4個大氣壓，直冷板的耐壓等級至少要達到蒸發(fā)壓力的4倍。

三個大氣壓是什么概念呢，小編特意找了一下花了兩千大洋買的菲仕樂的高壓鍋，最大耐壓150kPa，也就是1.5個大氣壓。想想高壓鍋得用多厚的鋼材才能保證不會炸開就知道直冷板這玩意面臨多少工程挑戰(zhàn)（當然壓強與力沒法直接類比，但這樣會比較直觀。）

②溫度均勻性

      

于電池包來說，不光要保證電芯工作在合理溫度下，同時還要控制不同的模組之間的溫差不超過特定的值（一般要求電芯溫差不超過5℃）。電池里面有多個電芯，那么就需要盡可能保證電池冷板本身的溫度相對均勻，受冷媒換熱原理影響，如何設(shè)計直冷板中冷媒的流向，提升電池溫度均勻性正是直冷系統(tǒng)需要解決的問題。

      

總體來說，由于直冷板涉及兩相流，無論是部件設(shè)計難度還是控制難度相對液冷來說都更難，這也就是為什么當前市場主流都是采用液冷方案。目前*馬全系插電混動車型、Je*p大指揮官的混動版等高端車型都采用了冷媒直冷，*亞迪在刀片電池推出的同時，也規(guī)劃了全系車型采用冷媒直冷的電池熱管理方式。其體積重量的優(yōu)勢以及其制冷速度、性能的優(yōu)勢，都預(yù)示著直冷是未來發(fā)展的趨勢。

     

傳祺下半年即將推出的兩款混動化車型電池冷卻系統(tǒng)都將采用最先進的冷媒直冷系統(tǒng)，系統(tǒng)安全性更強，產(chǎn)品競爭力更具優(yōu)勢。