在電動汽車中，冷卻系統重要分為兩部分：一是對動力系統的驅動電機、車輛控制器和DC/DC等部件冷卻，二是對供電系統的動力鋰電池和車載充電器冷卻。本篇探討動力鋰電池冷卻系統。

目前，電動汽車動力鋰電池為鋰離子電池，鋰離子動力鋰電池的性能對溫度變化較敏感，車輛上的裝載空間有限，車輛所需電池數目較大，電池均為緊密排列連接。當車輛在高速、低速、加速、減速等交替變換的不同行駛狀況下運行時，電池會以不同倍率放電，以不同生熱速率出現大量熱量，加上時間累積以及空間影響會出現不均勻熱量聚集，從而導致電池組運行環境溫度復雜多變。

動力鋰電池的冷卻性能的好壞直接影響電池的效率，同時也會影響到電池壽命和使用安全。由于充放電過程中電池本身會出現一定熱量，從而導致溫度上升，而溫度升高會影響電池的很多特性參數，如內阻、電壓、SOC、可用容量、充放電效率和電池壽命。

為了使電池包發揮最佳性能和壽命，要優化電池包的結構，對它進行熱管理，新增散熱設施，控制電池運行的溫度環境。

重要冷卻方法

不同的熱管理系統，零部件類型的結構不同、重量不同以及系統的成本不同和控制方式不同，使得系統所達到的性能也不相同。在進行電池包熱管理系統類型設計選擇時，要考慮到電池的冷卻性能需求，結合整車的性能以及空間大小，系統的穩定性和成本高低也是要考慮的因素。

圖表1不同電池冷卻方法優劣勢比較

不同冷卻系統工作示意

1、風冷

國內外電動汽車電池組的冷卻方式上重要有以下幾種：空氣冷卻、液體冷卻、熱管冷卻。目前空氣冷卻方式仍然是重要采用的方法，空氣冷卻比較容易實現，但冷卻效果不佳。

圖表2典型風冷系統工作示意圖

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，但是液體冷卻對電池包的密封性有很高的要求，假如采用水這類導電液體，需用水套將液體和電池單體隔開，這樣不僅新增了系統的復雜性而且降低了冷卻效果。

一般冷卻系統都是安裝在電池組模塊附近，原理和空調的制冷原理相似，冷卻系統通過管路和單個電池模塊相連，管路里循環流動冷卻液(一般是乙二醇)，將單個電池模塊的熱量帶走，冷卻系統將乙二醇制冷，多余熱量通過風扇排到外界，而乙二醇再次循環進入電池模塊，繼續吸收電池散發的熱量。

圖表3典型液冷系統工作示意圖

3、熱管技術

熱管技術可以滿足電池組的高溫散熱與低溫預熱雙工況要求，響應快，溫度均勻性好，作為電池組新的冷卻方法被提出后，有了一定的發展，且作為產業研究的重點方向，但是受到布置和體積的限制，目前還沒有實車使用。

圖表4熱管技術工作示意圖

從現有電動汽車動力鋰電池冷卻方式來看，風冷一直占據重要的位置，尤其是日系電動汽車，基本采用風冷系統。隨著應用環境對電池的要求越來越高，液冷也成為車公司的優先方法，如特斯拉、寶馬等品牌。我國主流電動乘用車公司也開始轉向液冷系統，從中長期趨勢來看，液冷將占據主流。

電池包冷卻系統重要組件

不同的冷卻系統有相對應的冷卻組件：風冷系統重要部件為風機，液冷系統重要部件為冷卻板。

風冷系統組件：冷卻風道、風機、電阻絲

風機的選型直接影響電池包空冷系統的冷卻效果。風機的選型要求如下：根據電池的熱生成速率確定空氣流量；滿足每個模塊的溫升要求；基于系統所需空氣流量以及系統的壓降曲線選擇滿足要求的風機。

液冷系統組件：水冷管道、冷卻泵、冷卻閥、冷卻板

冷卻板作為電池包液冷系統中最關鍵的零部件之一，冷卻板的選型至關重要。冷卻板的選型必須滿足如下要求：冷卻板的壓降必須滿足客戶要求；冷卻水流動的一致性要求；爆破壓力要求；冷卻板的機械要求；冷卻板必須通過振動和沖擊載荷測試；冷卻板必須滿足公差要求以及空間尺寸要求。

電池冷卻系統組件生產公司眾多，重要部件大多由傳統電氣公司供應，目前電池管理系統公司及PACK組裝公司也有涉及定制化產品的生產。

典型車載冷卻方法

1、寶馬i3

從動力鋰電池系統角度來看，i3自2013年十一月份上市以來，共進行了一次升級，即在2016年電量由22kWh，提升為33kWh，電量提高50%，這一次升級，保持了電池包體積、結構不變。寶馬i3的熱管理采用直冷方法(也有液冷方法)，制冷劑為R134a。

圖表5寶馬i3冷卻系統

2、特斯拉

每一輛特斯拉都有一套專門的液體循環溫度管理系統圍繞著每一節單體電池。“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，最終會在車輛頭部的熱交換器散發出去，從而保持電池溫度的均衡，防止電池局部溫度過高導致電池性能下降。

特斯拉的電池熱管理系統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電池的使用壽命。

Module之間的水冷系統采用的是并聯構造而不是相互串聯，其目標在于確保了流進每個Module的冷卻液有著相近的溫度。

圖表6特斯拉ModelS冷卻管路

3、日產LEAF

日產汽車公司的LEAF純電動汽車采用了少見的被動式電池組熱管理系統。電池組由192節33.1Ah的層疊式鋰離子電池組成。4節單體電池采用兩并兩串的連接形式組成模塊，48個模塊串聯組成電池組。

電池組采用密封設計，外界不通風，內部也無液冷或空冷的熱管理系統，但寒冷地區有加熱選件。LEAF所采用的鋰離子電池經過電極設計后降低了內部阻抗，減小了產熱率，同時薄層(單體厚度7.1mm)結構使電池內部熱量不易出現積聚，因此可以不采用復雜的主動式熱管理系統。

4、通用Volt

通用Volt插電式混合動力汽車使用了288節45Ah的層疊式鋰離子電池。電池組的電氣連接可等效為96片單體串聯成組，3組并聯。

熱管理系統采用了液冷式設計方法，以50%水與50%乙二醇混合物為冷卻介質。單體電池間間隔布置了金屬散熱片(厚度為1mm)，散熱片上刻有流道槽。冷卻液可在流道槽內流動帶走熱量。在低溫環境下，加熱線圈可以加熱冷卻液使電池升溫。Volt的電池組內的溫度差可控制在2℃以內。