新能源汽車冷卻系統(tǒng)方案研究

王 靜

(西安汽車職業(yè)大學，陜西 西安 710000)

新能源汽車是指除汽油、柴油發(fā)動機之外的所有其它能源車輛，主要包括：燃料電池電動汽車、純電動汽車、油電混合動力汽車、氫發(fā)動機汽車和太陽能汽車等等。而在目前汽車市場上，純電動汽車顯然成為了新能源車的領頭羊，油電混合動力和燃料電池汽車也占有一定的市場份額。隨著技術的不斷進步，汽車廠家通過提高續(xù)航里程、加大基礎設施的投入力度，以及通過技術解決電池的充電速度、充電時間和電池的回收再利用等問題，以使得電池的安全、組成成分等問題得到了一定改善，這樣看來，新能源汽車有望成為汽車發(fā)展的中堅力量。

但隨之而來的一系列問題也逐漸暴露出來：其中最為嚴重的就屬純電動汽車的冷卻問題。它的冷卻系統(tǒng)一般要求能耗低、效率高、輕量化、成本低等，而這些要求與傳統(tǒng)車輛的冷卻系統(tǒng)基本一致，不同的是，純電動汽車的冷卻系統(tǒng)主要針對的是電器部件，而它受溫度的影響最為明顯，所以對溫度的控制要求也會更加嚴格。與此同時，由于純電動汽車的動力系統(tǒng)和供電系統(tǒng)的電子部件所能承受的溫度較低，整車降噪小，這就使得純電動汽車對冷卻系統(tǒng)的散熱性能以及噪音的要求比傳統(tǒng)車輛更為嚴格。所以，開發(fā)高效而又可靠的冷卻系統(tǒng)，勢必將成為純電動汽車動力系統(tǒng)在效率上進一步提高的關鍵，這對改善續(xù)駛里程也是尤為關鍵的技術之一。

電動汽車主要的熱源有電池、電機和電機控制器等，其總的散熱量大概相當于同功率傳統(tǒng)汽車的2.5～3倍，而這些熱源從工作溫度范圍來看，有較大的差別。如果要讓這些部件的熱量及時散去，以便維持部件可靠而穩(wěn)定的工作，這就必須要有一套體積、質量和尺寸合理的冷卻系統(tǒng)。其中動力電池是一輛電動汽車最為核心的部件，它工作電流大，產生的熱量大，同時電池包處于一個相對封閉的環(huán)境，這樣會導致電池的溫度快速上升。目前動力電池的散熱有主動和被動兩種，兩者之間在效率上有非常大的差別。被動系統(tǒng)所采取的冷卻措施比較簡單，所要求的成本也比較低。而主動系統(tǒng)結構相對復雜一些，并且需要更大的附加功率，使它的熱管理更加有效。

電動汽車冷卻系統(tǒng)主要由電動水泵、散熱器、風扇、水管、冷卻液等組成。目前純電動汽車所采用的冷卻系統(tǒng)主要分為兩部分：一是對動力系統(tǒng)的驅動電機、車輛控制器、DC/DC等部件的冷卻，二是對供電系統(tǒng)的動力電池(鋰電)以及車載充電器的冷卻。而動力電池冷卻性能的好壞，直接會影響電池的充電效率，同時也會影響到電池的使用壽命和它的安全問題。

目前主要采用風冷和水冷兩種模式。風冷技術是目前新能源動力電池中應用最為廣泛的散熱技術。冷卻用的強制氣流可以通過風扇產生，也可以利用汽車行進過程中所產生的迎面風或者電動壓縮空氣等產生。與其他冷卻技術相比，風冷技術相對簡單、安全，維護起來也方便。國內產的各種類型的新能源動力電池基本上采用風冷技術，國內技術基本上與國外水平相當，能夠在低成本的情況下，達到良好的散熱性能。

水冷散熱系統(tǒng)主要包括：電子水泵、換熱器、電池散熱片、PTC加熱器、膨脹水箱。該技術是基于液體熱交換的冷卻技術，比風冷技術效率更高，使得電動汽車電池組內部溫度更加均勻，可與車輛的冷卻系統(tǒng)整合在一起，與電池壁面之間的熱交換系數高，冷卻、加熱速度快。但是采用水冷技術的系統(tǒng)更復雜，重量大，維修和保養(yǎng)難度大，并且存在漏液的可能。國外對水冷技術研究較早，應用時間也較長，并且隨著不斷的探索、實踐與改進，系統(tǒng)的熱交換系數以及冷卻加熱速度均已達到了較高的水平，并且通過新材料的應用，國外水冷系統(tǒng)的重量也有所減輕。

發(fā)展新能源汽車是上百年來汽車動力技術的重大變革，是對汽車工業(yè)長足發(fā)展的巨大驅動力，在發(fā)展的道路上遇到各種困難在所難免，但無論遇到什么樣的困難，我們都必須明白，這是汽車工業(yè)發(fā)展的必經之路。相信隨著技術的不斷進步，新能源汽車的相關問題將會得到逐一解決，我們將會迎來一個綠色環(huán)保的出行環(huán)境。