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摘要:新能源汽車的研發，可有效改善傳統燃油汽車所造成的環境污染問題，通過零污染、零排放，與我國可持續發展戰略相一致。基于此，文章以新能源汽車動力電池為切入點，從氣體介質、液體介質、相變介質三方面，對新能源汽車動力電池冷卻技術進行探討，僅供參考。

關鍵詞:新能源汽車;動力電池;冷卻技術

新能源汽車的研發，通過電力能源取代傳統燃油能源，可有效實現能源的節約，減少尾氣排放，進一步符合我國節能環保工作的開展。此外，在汽車充電樁設施的布局下，可滿足新能源汽車的續航需求，為電力能源與機械能源之間的轉換提供基礎保障。但電池裝置在長時間驅動狀態下，電能與熱能之間的比例將呈現出負增長現象，當電池熱能的產生高于熱能輸出時，則將加劇電力能源的損耗，縮減電池裝置的使用壽命。電池冷卻技術的應用，則可為電池裝置進行熱量管理，通過不同技術工藝、介質材料等，及時將電池裝置產生的熱量進行分散，以提高電池生命周期，為企業創造更大的經濟利潤。

一、新能源汽車動力電池概述

所謂新能源汽車動力電池，就是為新能源汽車提供動力的一種電源。就目前的市場來看，用來為新能源汽車提供動力的電源主要包括鎳氫電池、鉛酸電池、燃料電池和鋰電池。以下是對幾種常見的新能源汽車動力電池所進行的分析:

(一)鎳氫電池

這種蓄電池的性能十分良好，具體應用中，可按照高壓鎳氫電池以及普通鎳氫電池來進行劃分。在新能源汽車中，該動力電池的主要應用優勢是放電功率大、記憶效應小、使用壽命長、可循環使用。憑借著這些優勢，這種動力電池已經在很多新能源汽車制造企業中得到了廣泛應用。目前，這種蓄電池的發展已經比較成熟，我國也在其原材料加工方面具備了較為成熟的技術。因此，在新能源汽車的生產，這種蓄電池已經成為一個主要的動力來源方向。

(二)鉛酸電池

就目前的新能源汽車動力電池市場來看，最具完善性且具備最成熟技術的就是鉛酸電池。雖然此類電池在應用中存在技術水平不足、環保效果不佳等的問題，但是這種動力電池依然在新能源汽車中具備較好的發展前景。伴隨著科學技術地不斷發展，鉛酸電池在技術方面也得到了不斷優化，目前，其放電功率已經由原來的20Wh/kg提升到了現在的40Wh/kg，且使用壽命也實現了進一步延長，由原來的放電300次左右提升到了放電4000次以上。另外，當今的鉛酸電池回收技術發展也十分迅速，該技術的發展讓鉛酸電池回收與再利用率超過了90%，有效解決了廢棄鉛酸電池污染環境等問題。由此可見，此類動力電池的研究正在朝著技術型和環保型的方向發展，而其發展空間也將越來越大。

(三)燃料電池

燃料電池的主要工作原理是實現化學能到電能的轉化，它屬于一種化學裝置，所以人們也將此類電池稱為電化學發電器。新能源汽車生產和制造的過程中，燃料電池的主要優勢不僅僅是很高的工作效率，同時其有害氣體排放量以及噪聲污染等都非常小。憑借著這些優勢，這種動力電池在當今的新能源汽車制造領域中具有很大的發展空間。相比較西方的很多發達國家而言，我國在燃料電池方面的技術水平目前依然有待提升，無論是技術方面還是配套設施方面都有待進一步完善，其技術的設計與研發也存在較大難度。這就需要相關企業、研究人員和技術人員加大力度對此類動力電池進行研究，及時掌握其關鍵技術，使其在我國的新能源汽車上得以良好應用。

(四)鋰電池

伴隨著當今微電子技術的不斷發展，鋰電池也開始投入了大規模的生產與制造中。這種動力電池主要是將鋰金屬或鋰合金用作陽極材料，對非水形式的電解質溶液加以科學應用，進而制造的一種新型蓄電池。將鋰電池用作新能源汽車中的動力電池，其應用優勢將十分顯著，通過研究發現，這種動力電池的比功率可以達到1600Wh/kg，比能量可以達到150Wh/kg。另外，在我國電能技術的不斷發展與完善中，這種動力電池的各項技術參數也在不斷提升。就目前來看，鋰電池的一個主要研究與發展方向是聚合物形式的鋰電池，此類動力電池可按照三元鋰電池以及錳酸鋰電池等來進行劃分，不同鋰電池的應用性能并無很大差別，都可以在新能源汽車中加以合理應用，以此來實現新能源汽車動力的有效提供。由此可見，在我國的新能源汽車發展中，鋰電池也是其動力電池的一個重要選擇。

二、新能源汽車動力電池的冷卻技術分析

就目前來看，在新能源汽車動力電池的具體應用中，其冷卻技術主要包括氣體介質冷卻技術、液體介質冷卻技術、相變介質冷卻技術、熱電制冷技術以及熱管制冷技術。以下是對這幾種主要冷卻技術所進行的分析:

(一)氣體介質冷卻技術

氣體介質冷卻技術，主要是以空氣作為熱量傳輸介質，通過熱能的熱傳遞效應，令電池組實現降溫處理。從整個構造來看，以空氣為基礎的介質在實現冷卻功能時，整體結構較為簡便，且機械化運作特點無須占用過多的資源，提高后期維護質量。通過對電池組所產生熱力能源，界定出熱量預期傳遞指標，保證系統在實現某一項功能指令時，可針對艙室以及不同結構進行針對化的熱管理，進一步確保空間降溫的時效性。從工作原理來看，氣體介質冷卻主要是依托車廂內風機設備或與空氣調節裝置相關聯的機構為載體，實現能源的熱傳遞:外部空氣→風機→車廂空氣調節裝置→車身(動力電池組)→排氣系統。從目前技術研發形式來看，受到汽車結構、汽車動力等方面的影響，在對氣體介質冷卻技術進行參數界定時，也呈現出一定的差異性。例如，科學家通過電池組外部空氣流通速率，對電池組在車輛內的空間布局進行設定，以得出電池冷卻的最大效率值;通過強制冷風處理模式，對電池組進行均衡式降溫處理，在均勻性的冷卻機制下，可對發熱點進行均衡式降溫，以提高實際降溫速率;通過流體力學界定出不同氣流層在實際導出過程中，氣流分層與電池溫度輸出比值存在的線性關系，以得出不同送風形式對電池組溫度所造成的相關影響。［1］

(二)液體介質冷卻技術

液體介質冷卻技術是以液態物體為介質，通過熱傳遞實現對電池組的降溫處理。與常見的氣體介質相比，液體介質具有更高的比熱容，且同體積吸取的熱能較多，可有效提高系統換熱效率。按照工作形式來看，液體介質的冷卻可分為接觸型冷卻與非接觸型冷卻兩種。接觸型冷卻是指電池組與冷卻液體直接接觸，通過將電池模塊沉浸到液體中，令液體對電池組所產生的熱量進行無差別吸收，以達到物理降溫的效果。非接觸型冷卻則是指在電池組周圍設定具有一定組織結構的冷卻裝置，液體通過在冷卻裝置中的循環流動，吸取電池組所產生的熱量，這樣一來，便可最大限度地對熱量進行傳遞，此類冷卻機制無須液體與電池組之間接觸，在一定程度上增強冷卻工作的穩定性效用。一般來講，冷卻介質多為乙醇物質、水的混合物。對于液體介質冷卻技術的發展形勢來看，液體冷卻大多是以劑料組成、冷卻結構等為主，通過介質與結構的同步優化，令整個冷卻工作的開展具有針對性，乙二醇為介質的液體冷卻體系，在實際應用過程中，可通過介質的多次循環，令整項溫度調控實現規范化運作，這樣一來，便可最大限度增強系統冷卻效率，令電池組在固有極限值之下實現高效率運行。目前，液體冷卻技術的實現多以冷卻組、管道、液體介質流量等為主，通過對不同影響因素進行設定，分析出在某一類運行工下，液體冷卻技術在具體落實中呈現出的功能屬性。我國學者通過分析氫氟醚介質與其他液體介質之間的冷卻效率，得出在同等對流傳熱機制下，液體介質發生相變所產生的冷卻效能，可將整個溫度維系在35℃～38℃的恒定范疇內，這樣便可在冷卻介質的冷卻循環內，確保電池組溫度值的降低呈現出恒定狀態，以此來增強電池組的實際應用性能，保證其在固有生命周期內發揮出更大的價值。然而，液體介質冷卻技術也存在一定的使用劣勢，例如，非接觸冷卻工藝所搭載的金屬設備，在整個系統運行過程中，將對系統能量產生一定的消耗，降低電池能源的供電性能;接觸型冷卻工藝在運行過程中，如果電池外部結構產生破損，將造成嚴重的安全事故。為此，在采用液體介質冷卻技術時，必須從多個角度分析出當前工況操作形式下，冷卻技術所能達到的最大冷卻效果，然后結合汽車運行原理，真正實現節能化操作，增強電池組的使用壽命。［2］

(三)相變介質冷卻技術

相變介質冷卻技術作為近年來新興的電池冷卻工藝，其主要是通過相變材料，對當前系統存在的溫度變化趨勢進行分析，界定出不同操控工序下，能源轉換所應具備的消耗值，然后結合材料本體的可塑性能，對電池組所產生的能量進行轉換與釋放，以保證電池組運行的穩定性。從技術發展形勢來看，相變介質冷卻技術的實現可進一步提高電池組的溫控性能，整個系統所產生的熱量可通過吸收與傳遞實時導出到外部，以提高系統熱傳遞系數，為汽車穩定運行提供基礎保障。與此同時，以相變介質為驅動的冷卻技術，在具體應用過程中，可摒棄復雜的驅熱系統，即為無須風機設備的驅動支持，便可實現低成本運行。此外，相變材料的應用，可有效解決局部溫度過高的問題，令電池組實現整體均衡化降溫。我國學者采用泡沫銅—脂肪烴蠟油作為管理系統，對新能源動力汽車的鋰離子電池損耗情況進行模型建構，以驗證不同工況下，冷卻系統在具體實現某一項冷卻功能時，其所能達到的最優比值。經過實踐表明，以泡沫銅—脂肪烴蠟油為介質冷卻系統，其所產生的性能參數明顯高于空冷系統，且在低溫條件下，電池工作所產生的溫度系數呈現出離散屬性，并且溫度差值更為平均，局部發熱問題的產生概率極低。國外研究學者則是在電池組上設定PCM模塊，通過系統自動化監測，當電池組達到一定數值時，相變材料本體所設定的溫度系數將隨著系統溫度的提升對熱量及時導出，且此類溫度變化進一步反映出材料的可塑屬性，令溫度在固定指標下得以散熱處理。

(四)熱電冷卻技術

熱電冷卻技術主要是以電子元件為載體，通過熱電發生反應，使得電池在運行過程中產生的熱能進行電能轉換，這樣便可將余熱當成是能源的重要驅動，進而作用到設備制冷器裝置中，進行散熱處理。國外學者針對熱電冷卻技術，研發一種熱泵供給系統(BTMS)，通過分析新能源汽車動力電池的鋰離子在不同環境下呈現出的放電屬性，得出在恒流放電模式下，鋰離子的放電速率建模參數顯示，與預設的熱響應、能耗等相符合，其也證明了BTMS的可應用性能。Esfahanian等人則是在原有的熱電技術上進行優化處理，通過空冷熱原理的應用，進一步得出空間制溫體系。在實踐表明下，動力電池的外界環境如果高于42℃時，則電池溫度將自動進行恒溫處理，以保證電池組在35℃的最佳工作狀態下。我國學者在原有的熱電制冷技術之上，提出制冷器與熱管理系統相結合的規劃，通過實踐證實，在恒流的放電頻率下，制冷器可將電池組的溫度恒定38℃以內，且作用到不同串聯電池組上，其所形成的溫度差值低于1℃。對于熱電制冷技術來講，在不同設備載體中，其均需要對電池組本體進行一個恒溫設定，這樣才可最大限度保證在生命周期內，電池組使用壽命的最大化。

(五)熱管冷卻技術

熱管冷卻技術是通過填充相變介質的密封空心管裝置，經由蒸發機構、冷凝機構，對電池組所產生的熱能進行一系列的循環轉化，實現制冷。熱管冷卻技術的工作原理，在運行過程中，以蒸發機構對電池組所產生的熱量進行吸收，然后將此類熱能作用到空心管內的液體介質中，使內部液體汽化。當液體汽化時，其所產生的氣體將在密封空心管內產生一定的反作用氣壓，氣體在下降勢能的作用下，將導入到冷凝機構中，經過冷凝機構的液化處理，將把蒸汽機構所產生的氣體轉換為液體，然后經由循環裝置流回到蒸發裝置中，進而為后續汽化—液化的循環提供反應介質。從具體應用形式來看，熱管冷卻技術大多集中在模型優化體系中，即為以性能為主導的模型評價，通過各類數據信息的整合，界定出不同反應介質下數據參數與實際參數所呈現出的誤差值，這樣便可通過數據信息反映出熱管冷卻技術的冷卻效果。對此，國外學者通過實驗平臺，分析出在單管熱冷卻技術下的鋰電池冷卻效能，通過不同溫度的測定下，得出采用低流量的冷卻環境，可更加快速地實現降溫，這是由于同一階段的低溫環境中，冷卻機構可更為容易吸收熱量，且溫差效果不會對固有溫度指標造成較大的影響，以確保溫度的精度控制。我國學者則是通過對熱管長度、內部機構組成、噴霧模式等方面，分析出不同工況下電池組的冷卻效率，通過實踐研究表明，界定出熱管長度、噴霧指標與電池組冷卻具有一定的線性關系，即為熱管長度越大、噴霧效率越高，則電池組的冷卻效率越快，但上述兩種反應模式的優化，將占據較大的空間資源、能源耗用資源。部分學者研究熱動力電池下不同冷卻技術的實際應用性能，通過分析比對，查證出冷卻性能高低依次為熱管冷卻技術＞液體介質冷卻技術＞空氣介質冷卻技術。在熱管冷卻技術的支持下，電池組的最佳溫度可持續更長的時限，且不同電池組的溫度差值較小，以增強電池的實際效能。

結語

綜上所述，電池作為新能源汽車運行的驅動部件，通過電力能源的中樞供給，為汽車運行提供動力。對于整個電力供給系統而言，汽車動力電池在供應過程中呈現出一定的消耗性，其所產生的熱能在一定程度上將耗損電池組裝置的使用壽命。對于此，必須針對使用形式，分析出不同冷卻技術的應用屬性，進而為整項冷卻工作的開展提供基礎保障。

參考文獻:

［1］蔣樂，張恒運，吳笑宇．電動汽車鋰離子電池散熱技術研究［J］．農業裝備與車輛工程，2019，57(12):19-22．

［2］盧夢瑤，章學來．電動汽車動力電池冷卻技術的研究進展［J］．上海節能，2019(10):801-809．

作者：鄭威 單位：南京六合中等專業學校