电动车锂电池液体冷却方法推荐

我个人的观点来看，对电动车来说，关于电池组的热管理最为靠谱的方法是类似于以下的方法。

从可靠性的角度，我将评估一下tesla的18650圆柱形电池的制造可靠性，和其内部连接的熔丝的可靠性。Tesla的电池组从本质上来看，不具备低成本的可能。这是因为本身18650电池造价较低，但是为了保证小电池之间的串并级联，要付出很多的安全性的考虑。那么多熔丝的连接对于大规模生产来说可能充满很大的难度。Toyota在新能源车上具有很强的实力，但它的电动车计划遭受严重的挫折以后，对大容量电池这块的尝试却是很少的。本质上它的插入式 prius更偏向于混合动力车多一些。

总结一下这么做的几个特点：

1.电池包可以做到非常紧凑，中间几乎没有空隙。

2.抗震和抗冲击性比较好，可以在电池CELL之间添加冲击吸收缓冲材料。

3.把散热的过程转换为加热过程，使得锂电池在低温下的运行保证了可能。

4.保证了电池CELL的散热的均匀性。

5.成本相对较高，主要是在高压泵和聚合物电池的价格上，两者都有很大的降价空间。

6.安全性，聚合物电池本身的安全性易于管理。

在SAE的这篇论文中，作者提到了模块冷却的仿真方法 Integrated Simulation Process for the Thermal Management of LiIon Batteries in Automotive Applications

总体而言，这篇文章有些偏于理论化，整个设计也存在一些问题。

在SAE的这篇论文中，较为详细的介绍了聚合物电池的发热评估Thermal Characterization Management of PHEV Battery Packs(Compact Power, Inc)。

关于散热片的内部流道的结构设计也会对水流的分布和散热(加热)的效率产生一定的影响，这直接影响到CELL(这个CELL一般是好几个电池并联的大cell)的各个部分之间温度的不均匀。

Delphi关于上半部分所述的方案(电动车锂电池液体冷却方法推荐(上))是有专利的，不知道是否意味着这样的结构不能被使用了(如图1所示)：

由于液体冷却只是把热量从电池组内部搬移出来，因此需要解决更多的问题，GM目前关于这块最为完善的，有兴趣可以参见VOLT的一些散热方面的图。

武晔卿老师写了两篇导论性的文章：

《电子产品热设计》

《电子设备热设计(续)》

这里想提的一点是，在将工业系统移植入汽车中的过程中的时候，整个电子类产品的热设计(包括电机、电机控制器、DC/DC高压转换和充电器，最为特殊的是电池组)这些部件的散热要求通通需要严格考虑。如同以前曾经总结过的那样，在大热天的情况下，汽车不仅要承受地面高至40度以上的环境温度，还要把乘客舱的热量散出去，在底盘上的这些设备面临着系统性的热管理的风险。

图1

我有时候始终无法理解，目前的中国直流充电标准对电动车大巴电池组将会带来多大的伤害，其次无法理解32A的特殊车载的充电器，按照中国的电压，应该是6.6KW，竟然有厂家做出来不是液体冷却的充电器来了；残酷的事实是，为了符合大部分地区和较为苛刻的要求，韩国，日本和美国的供应商在2.2KW以上的充电器等级的时候，都采取液体冷却。这固然和车的系统有关，国内的技术太超前了。

整个散热系统有着较为系统性的控制要求，特别是对电池来说，需要像保温设备一样，拥有不同的散热控制算法，来保证电池组在合适的温度范围内，保证电池组内的单体的温度均匀性。在分析的过程中，我觉得可能需要通过的几个步骤才能简略的得到一组设计结果：

1.通过整车的工况，估算电池组需要放电和充电的工况;

2.使用仿真来验证以上的条件;

3.通过估算推导在放电和充电条件下电池组产热情况;

4.考虑系统的选择方案(液冷和风冷); 注：事实上，需要进一步细分，参阅《HEV电池产热与散热考虑》。

5.以正常值考虑单体电池需要的散热条件;

6.在既定的散热条件下(液冷为进口水压和温度，风冷为风扇的功率和进风口的空气的温度控制)设计相应的散热片或者散热间隙;

7.通过流体设计软件来仿真结果。

这样的步骤可能有些太简单了，对系统的散热设计这方面，我属于刚刚接触的范畴。希望和大家一起交流，提高一下设计水平。