【摘要】由于鋰離子動力電池對環(huán)境溫度敏感，電池液體熱管理技術(shù)對溫度的控制效果良好，針對液體熱管理技術(shù)在電池?zé)峁芾碇械膽?yīng)用及其效果進(jìn)行綜述。以液體冷卻技術(shù)和液體加熱技術(shù)為研究切入點(diǎn)，通過綜述這兩種技術(shù)在鋰離子動力電池?zé)峁芾碇械膽?yīng)用現(xiàn)狀，深入分析其對電池溫度控制的效果。研究表明，液冷板式冷卻效果好但系統(tǒng)復(fù)雜，未來需優(yōu)化輕量化和安全性設(shè)計；液冷管道冷卻輕量但應(yīng)用受限，需進(jìn)一步探索；浸沒式液體冷卻能顯著降低電池溫度并提升均勻性，但需解決密封及動態(tài)行駛中的散熱問題；滴落式液體散熱精度高、質(zhì)量輕，是未來研究熱點(diǎn)；液體加熱可快速預(yù)熱電池包，一體化設(shè)計可提升效率并降低成本。

關(guān)鍵詞：鋰離子動力電池；熱管理；液體冷卻；液體加熱

中圖分類號：U469.72" "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" DOI： 10.19822/j.cnki.1671-6329.20230032

A Review on Liquid Thermal Management Teehnologies for Lithium-ion Power Batteries

He Shunquan， ZhaYunfei

（Fujian University of Technology， Fuzhou 350118）

【Abstract】 Since lithium-ion power batteries are sensitive to environmental temperature， and the battery liquid thermal management technology has a good effect on temperature control， this paper aims to review the application of liquid thermal management technology in battery thermal management and its effect. Taking liquid cooling technology and liquid heating technology as the research starting point， by reviewing the current status of the application of these two technologies in the thermal management of lithium-ion power batteries， in-depth analysis of its effect on battery temperature control. The study shows that liquid cooling plate cooling is effective， but the system is complex， and needs to optimize the lightweight and safety design in the future; liquid cooling pipe cooling is lightweight， but the application is limited， and needs to be further explored; Submerged liquid cooling can significantly reduce the battery temperature and improve the uniformity， but it needs to solve the sealing and heat dissipation in dynamic driving; drop liquid cooling is highly accurate and lightweight， and is a hotspot of future research; liquid heating can quickly preheat the liquid heating can quickly warm up the battery pack， and the integrated design can improve the efficiency and reduce the cost.

Key words： Lithium-ion power batteries， Thermal management， Liquid cooling， Liquid heating

0 引言

動力電池作為電動汽車技術(shù)發(fā)展的核心關(guān)鍵，具有巨大的發(fā)展?jié)摿Αｄ囯x子動力電池由于其比能量高、無記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長而被廣泛應(yīng)用[1，2]。鋰離子動力電池的工作溫度范圍為-30～60 ℃，其最佳工作溫度為20～40 ℃[3]。鋰離子動力電池在高溫工作時會降低電池的循環(huán)壽命，可能引發(fā)安全問題；在低溫工作時會造成電池內(nèi)阻增大、容量衰減。電池包內(nèi)各個單體電池的溫度不一致會導(dǎo)致單體電池的容量和老化程度產(chǎn)生差異，產(chǎn)生“木桶效應(yīng)”，降低電池包的使用壽命。因此，鋰離子動力電池包的最大溫差一般要求在5 ℃以下[4-5]。鋰離子動力電池?zé)峁芾砑夹g(shù)不僅要考慮電池的溫度區(qū)間，還要考慮電池包的溫差，其可以分為電池冷卻技術(shù)和電池加熱技術(shù)。國內(nèi)外研究中常見的電池冷卻技術(shù)主要有空氣冷卻、相變冷卻、液體冷卻等?？諝饫鋮s技術(shù)在過去的電動汽車中使用最為廣泛，例如日產(chǎn)e-EV、豐田普銳斯和本田Insight[6]，但是由于空氣較低的比熱容和熱導(dǎo)率[7]，不再適用于需要超級快充和功率大的新型電動汽車。相變材料由于其高儲熱能力和相變過程中的溫度保持能力吸引研究人員將其應(yīng)用到電池?zé)峁芾矸矫?，但是由于相變材料的低?dǎo)熱性限制了其商業(yè)化應(yīng)用[8]。由于液體冷卻技術(shù)冷卻效果好、冷卻速度快、便于制造和布置，在電動汽車領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用[9，10]，如特斯拉Model 3、比亞迪漢EV、廣汽AION S、蔚來ES6等車型均采用液體冷卻技術(shù)。

國內(nèi)外研究中常見電池加熱方法分為電池外部加熱和電池內(nèi)部加熱[11]：電池外部加熱方法主要包括基于空氣介質(zhì)的電池加熱、基于液體介質(zhì)的電池加熱和基于電熱板的電池加熱。電池內(nèi)部加熱方法主要包括基于電池內(nèi)部短路的自加熱方法和基于電池內(nèi)部安裝加熱元件的自加熱方法?；诳諝饨橘|(zhì)的電池加熱方法可滿足大部分的使用場景，但是空氣較低的比熱容和熱導(dǎo)率導(dǎo)致了加熱時間長、能量損失大?；陔姛岚宓碾姵丶訜岱椒ǖ膽?yīng)用比較廣泛，如日產(chǎn)LEAF，但是電熱板的體積較大，影響電池組的整體布置，電池加熱的時間長，還可能出現(xiàn)電池組溫度分布不均勻的問題。由于基于液體介質(zhì)的電池加熱技術(shù)能夠與液體冷卻結(jié)合在一起，因此基于液體介質(zhì)的電池加熱技術(shù)正逐漸成為研究重點(diǎn)。國內(nèi)外已有的液體熱管理技術(shù)的綜述僅從液體冷卻技術(shù)進(jìn)行闡述，沒有將液體冷卻技術(shù)和液體加熱技術(shù)進(jìn)行整合。

本文對液體熱管理技術(shù)進(jìn)行綜述，將其分為液體冷卻技術(shù)和液體加熱技術(shù)，主要對當(dāng)前的技術(shù)進(jìn)展和當(dāng)前技術(shù)存在的問題進(jìn)行梳理，并對液體冷卻、加熱一體化設(shè)計的未來發(fā)展進(jìn)行展望。

1 液體冷卻技術(shù)

1.1 間接接觸式液體冷卻

間接接觸式液體冷卻可以分為液冷板式和液冷管式，其原理是使冷卻液在液冷板內(nèi)或者液冷管內(nèi)流動，從而實(shí)現(xiàn)冷卻液與電池?fù)Q熱，采用的冷卻液一般為水或者水和乙二醇的混合物[12]。

1.1.1 液冷板式

液冷板式一般將液冷板放在電池的側(cè)面或者底部進(jìn)行冷卻，布置起來比較簡單。目前液冷板式的主要研究方向是液冷板冷卻液流速和液冷板與電池的接觸面積對電池散熱效果的影響以及液冷板內(nèi)部流道的設(shè)計與優(yōu)化。

萬長東等[13]針對電池包設(shè)計了一種雙層液冷板冷卻系統(tǒng)。研究了雙層液冷板進(jìn)口流量對整包散熱效果的影響，結(jié)果表明，雙層液冷板冷卻系統(tǒng)的散熱效果良好，系統(tǒng)的溫升及溫差相對較小。當(dāng)冷卻液進(jìn)口流量lt;5 L/min時，隨著冷卻液進(jìn)口流量的增大，模組的整體溫度下降較為明顯。當(dāng)冷卻液進(jìn)口流量gt;5 L/min時，電池包平均溫度下降較慢，說明進(jìn)口流量的繼續(xù)增加不會大幅度減小電池包平均溫度，不斷增加冷卻液的流量會增加系統(tǒng)的能耗，因此根據(jù)電池包平均溫度隨冷卻液進(jìn)口流量的變化情況可以得到一個最優(yōu)的流量值。Zhao等[14]設(shè)計了適用于圓柱形電池波浪形通道的液冷板。研究表明，通過增加電池與波浪形通道液冷板外壁的接觸面積，可以顯著降低電池模組內(nèi)的最高溫度，但是惡化了模塊的溫度均勻性。長波狀單通道靠近液冷系統(tǒng)出口處電池溫度相對較低，使電池包內(nèi)溫度不均勻性風(fēng)險增加，提出了使用多組短波形通道代替長波狀單通道來增強(qiáng)換熱的方法，結(jié)果顯示，短波形通道可以明顯地改善溫度均勻性差的問題。馮能蓮等[15]提出一種新型蜂巢式液冷動力電池模塊，該結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)有進(jìn)/出口導(dǎo)流板且電池呈蜂巢式分布，冷卻液體與電池呈360°間接接觸，相比波浪形通道來說增加了電池與冷卻液的接觸面積，極大強(qiáng)化了換熱效果。余劍武等[16]設(shè)計了9個并行流道的液冷板，如圖1所示，探究了流道寬度對液冷板性能的影響規(guī)律，其中流道寬度從最中間流道開始向兩邊呈等差數(shù)列分布。結(jié)果表明，在系統(tǒng)初始溫度為25 ℃時，當(dāng)中間流道寬度為6 mm時，平均溫度為44.5 ℃，當(dāng)中間流道為15 mm時，平均溫度達(dá)到峰值45.49 ℃，增長了2.2%。因此液冷板采用中間流道窄、兩側(cè)流道逐漸變寬的不等流道寬度分布設(shè)計，有利于增強(qiáng)液冷板的散熱均溫和能耗性能。液冷板在抑制電池?zé)崾Э芈右灿辛己玫男Ч?，張越等[17]通過數(shù)值方法研究了液冷板抑制鋰離子電池?zé)崾Э芈拥哪芰Γ治鰧Ρ攘藗鹘y(tǒng)直流道液冷板與采用變密度法拓?fù)鋬?yōu)化后液冷板的性能。結(jié)果表明，當(dāng)針刺電池發(fā)生熱失控后，直流道液冷板在流速為0.05 m/s時流體最高溫度超過沸點(diǎn)，在流速為0.1 m/s時流體最高溫度則低于沸點(diǎn)，可以有效抑制電池組熱失控蔓延。優(yōu)化后的液冷板抑制效果更優(yōu)秀，且流體溫度及液冷功耗均低于傳統(tǒng)直流道液冷板。當(dāng)流速為0.05 m/s和0.1 m/s時，流體最高溫度相較直流道液冷板分別降低33 ℃和48 ℃，功耗分別降低17%和26%。

1.1.2 液冷管式

由于液冷板的平板形狀，這種方法在方形電池中容易實(shí)現(xiàn)布置，而在圓柱形電池中則需要進(jìn)行貼合圓柱形電池外表面的液冷板。雖然液冷板的冷卻效果良好，但是液冷板體積和質(zhì)量較大，為了進(jìn)行液冷系統(tǒng)的輕量化研究，有些研究者開展了液冷管道的設(shè)計。

Lai[18]等開發(fā)了一種具有3個彎曲接觸面的液冷管來冷卻圓柱形電池，通過數(shù)值計算，研究了該導(dǎo)熱管的流量、內(nèi)徑、接觸面高度以及接觸面角對散熱性能和質(zhì)量的影響。研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)徑是最重要的因素，接觸面高度是次要因素，接觸面角是影響最小的因素。在保證液冷管冷卻性能的同時需要減輕其質(zhì)量，因此需要對液冷管結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明優(yōu)化后的液冷管結(jié)構(gòu)能夠?qū)㈦姵氐淖罡邷囟瓤刂圃?0 ℃以下，滿足電池的散熱要求。Zhou等[19]提出了一種基于半螺旋管的液體冷卻方式，具體的結(jié)構(gòu)如圖2所示。通過數(shù)值分析，分析了進(jìn)口流量、螺旋管螺距、螺旋管直徑對電池?zé)嵝阅艿挠绊憽＝Y(jié)果表明，在25 ℃的溫度條件下，隨著進(jìn)口流量的增加，最高溫度和溫度差逐漸減小。在進(jìn)口流量為3×10-4 kg/s時，改變螺距和螺旋管數(shù)，冷卻性能無明顯改善。當(dāng)半螺旋管的直徑在2.0～3.8 mm范圍內(nèi)時，溫差保持在4.3 ℃以內(nèi)，但最高溫度接近30.9 ℃，略高于30.5 ℃，該方案有良好的散熱效果。

將各類間接接觸式液體冷卻的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，見表1。

1.2 直接接觸式液體冷卻

直接接觸式液體冷卻是電池與冷卻液直接接觸，這樣使得電池和冷卻液的接觸面積比較大，電池和冷卻液的傳熱更充分[20]。直接接觸式液體冷卻需要具有絕緣性質(zhì)的冷卻劑，比如硅油、礦物油、變壓器油、R134a、氟化液等。

1.2.1 浸沒式

直接接觸式液體冷卻中最常見的是浸沒式液體冷卻，將電池組部分或者全部浸沒在由冷卻液組成的密封性良好的箱體內(nèi)，浸沒式液體冷卻技術(shù)因?yàn)樯嵝矢?、溫度均勻性好、布置靈活等特點(diǎn)[21，22]，在互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域已經(jīng)有了大規(guī)模應(yīng)用。國內(nèi)外針對浸沒式液體冷卻已有了很多的研究，其中在研究初期主要是以單體電池研究為主，研究冷卻液浸沒高度、流速對電池散熱性能的影響。隨著研究的深入，許多研究人員開展了模組水平的浸沒式液體冷卻仿真和試驗(yàn)研究，主要是研究模組電池冷卻液流速、進(jìn)出口位置以及浸沒高度對電池組溫升的影響。除此之外還開展了與間接接觸式液體冷卻的散熱性能對比的研究。

在單體電池研究方面，Al-Zareer等[23]通過CFD仿真研究了以R134a為冷卻液的浸沒式液體冷卻電池包在不同液面高度下的散熱能力。結(jié)果顯示，電池的散熱能力與冷卻液的液面高度之間存在正相關(guān)的關(guān)系。Liu等[24]開發(fā)了一個浸沒式電池管理系統(tǒng)，針對單體電池設(shè)計了一個可拆卸的長方體槽，如圖3所示。研究了在3～50 mL/min的變壓器油體積流量下該系統(tǒng)的冷卻效果。結(jié)果表明，隨著變壓器油體積流量的增加，電池溫度持續(xù)降低，但當(dāng)超過15 mL/min時，這種效果逐漸減弱，說明15 mL/min對于該系統(tǒng)來說是一個比較理想的體積流量值。該研究為開發(fā)利用高效的浸沒式液體冷卻系統(tǒng)提供了新的思路。Pulugundla等[25]通過CFD仿真手段研究了單節(jié)21700電池在3 C高放電倍率工況下，采用浸沒式液體冷卻和間接式液體冷卻的散熱性能。與間接式液體冷卻相比，在3 C高放電倍率下，浸沒式液體冷卻能有效降低21700圓柱形電池上的電池最高溫度和改善電池溫度梯度情況。

在電池模組研究方面，張進(jìn)強(qiáng)等[26]建立了由4個21700電池組成的電池模組，采用試驗(yàn)方法研究了在不同充放電倍率下，浸沒式冷卻系統(tǒng)在靜態(tài)冷卻條件下的浸沒量、環(huán)境溫度以及動態(tài)冷卻條件下浸沒量、流量和進(jìn)出口位置變化對于電池組溫升特性的影響。結(jié)果表明，浸沒式冷卻系統(tǒng)的應(yīng)用對于降低電池組最高溫度及改善電池組溫度均勻性的效果明顯。Dubey[27]等建立了分別由196個21700型電池組成的浸沒式液體冷卻電池模組和間接式液冷板冷卻電池模組，研究兩種電池模組在0.5 C、1 C、2 C、3 C倍率下電池組的最高電池溫度，溫度均勻性和系統(tǒng)壓降方面的差異。研究結(jié)果表明，在低放電倍率下，兩種冷卻方式表現(xiàn)出相似的熱性能。在高放電倍率下，浸沒式液體冷卻電池模組的最高電池溫度更低，冷板式冷卻模組的壓降水平比浸沒式液體冷卻電池模組系統(tǒng)高15～25倍，這意味著浸沒式液體冷卻消耗更少的能量，總的來說，浸沒式液體冷卻在高倍率放電下對于間接式液體冷卻有著明顯的優(yōu)勢。顏藝等[28]對12個方形電池組成的模組進(jìn)行研究，設(shè)計了頂部平行式“U”型流道、底部平行式“U”型流道和高低交錯式“U”型流道3種不同形式的流道結(jié)構(gòu)，如圖4所示。利用CFD仿真對3種流道結(jié)構(gòu)的散熱效果進(jìn)行分析，結(jié)果表明，在25 ℃的溫度環(huán)境下，高低交錯式“U”型流道結(jié)構(gòu)散熱效果最佳，在3 C倍率放電、冷卻液流速為1 m/s時，電池組的最高溫度和最大溫差分別為39.85 ℃和3.5 ℃，說明該系統(tǒng)能滿足散熱要求。Wang等[29]建立了一個由60節(jié)18650鋰離子電池組成的浸沒式液體冷卻電池模組，如圖5所示。采用的是介電、不可燃、低沸點(diǎn)的HFE-7000制冷劑，通過仿真與試驗(yàn)的方法研究了該系統(tǒng)的熱性能。由于制冷劑在電池壁表面上流動并沸騰，這降低了接觸熱阻并增強(qiáng)了熱傳遞過程。因此，提高了電池模組的熱性能。在入口流速為0.1 m/s時，此時HFE-7000蒸汽以飽和沸騰換熱為主，在這種情況下，環(huán)境溫度為25 ℃，在1 C放電倍率下電池組的最高溫度和溫差分別為37.20 ℃和3.71 ℃，說明了該系統(tǒng)能滿足散熱要求。郭豪文[30]對60節(jié)電池組成的浸沒式液體冷卻電池包進(jìn)行建模和試驗(yàn)驗(yàn)證，研究了不同冷卻液流量，不同電池排布和不同位置的超溫電池對電池包散熱性能和溫度場均勻性的影響規(guī)律。結(jié)果表明，為了滿足電池包內(nèi)溫度不均勻性小于5 K的要求，建議冷卻液流量不低于0.5 L/min，在此流量下，3種不同的電池排布下電池包內(nèi)的溫度場分布差異不大，散熱性能也比較相近。此外，在不同冷卻液流量下，不同位置的超溫電池引起的電池包內(nèi)溫度場波動均小于0.6 K，這一結(jié)果從側(cè)面說明了浸沒式液體冷卻電池包具有較好的安全性。

1.2.2 非浸沒式

浸沒式液體冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對比較簡單，但是冷卻液的質(zhì)量過大是焦點(diǎn)問題。同時將電池組浸沒在冷卻液中，雖然可以通過改變進(jìn)口位置改變內(nèi)部液體的流動，但是還是會存在內(nèi)部流體流動死區(qū)的問題，這會造成電池模組溫度的一致性變差。因此根據(jù)存在的問題進(jìn)行相關(guān)的優(yōu)化設(shè)計，從滴灌技術(shù)中得到啟發(fā)，侯乃仁[31]設(shè)計了一種新型的滴落接觸式冷卻系統(tǒng)，如圖6所示。該系統(tǒng)利用液體與電池的直接接觸加快換熱效率，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較簡單、單體電池間距小、換熱效率高，與電池的全方位接觸使得該散熱系統(tǒng)具有較好的溫度一致性。通過試驗(yàn)分析了4節(jié)電池并聯(lián)組成的電池組在25 ℃下以1 C恒流放電至截止電壓時，在不同液體流速下的散熱性能，以及25 ℃下液體流速為5.5 mL/min時，電池組在1 C、1.5 C、2 C倍率放電的散熱性能。試驗(yàn)結(jié)果表明，在25 ℃下，電池組以1 C恒流放電時，液體滴落流速為3.16 mL/min、5.5 mL/min和7.2 mL/min時，電池組的最高溫度分別為39.5 ℃、36.63 ℃、32.16 ℃，均不超過40 ℃，3種流速下的電池組的最大溫差均不超過2 ℃，說明該系統(tǒng)的散熱性能達(dá)到設(shè)計要求。

將各類直接接觸式液體冷卻的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，見表2。

2 液體加熱技術(shù)

隨著電池能量密度的提高和對電池安全性的愈加重視，電池加熱與電池冷卻一體化集成設(shè)計成為各車企的主要設(shè)計思路，因此基于液體介質(zhì)的間接接觸式電池加熱方法正在成為汽車企業(yè)量產(chǎn)車型的主流應(yīng)用技術(shù)[11]，基于液體介質(zhì)的直接接觸式電池加熱方法目前還處于試驗(yàn)研究階段。常用的液體加熱電池溫度管理系統(tǒng)主要由加熱器、換熱器、泵和循環(huán)管組成，熱交換器與蓄電池直接接觸。當(dāng)液體介質(zhì)通過熱交換器時，熱量從液體傳遞到蓄電池。

3.1 間接接觸式液體加熱方法

Fan等[32]建立了由6個方形電池組成的電池模組，在模組的底部放置一塊具有7個矩形通道的液熱/冷板，如圖7所示。通過數(shù)值分析研究環(huán)境溫度為-20 ℃時，不同放電倍率、加熱介質(zhì)入口流量和入口水溫對電池加熱性能的影響。研究結(jié)果表明，電池的自放電不能將電池加熱到適宜的工作溫度范圍，需要采取外部加熱的方法。采用外部熱源加熱時，增加介質(zhì)入口流量可以實(shí)現(xiàn)良好的加熱性能，但是當(dāng)流量達(dá)到0.065 kg/s之后，電池溫升速率提升效果不明顯。通過提高加熱介質(zhì)入口溫度可以更快地對電池進(jìn)行加熱，但是當(dāng)入口溫度過高時會導(dǎo)致電池最高溫度超過40 ℃，因此需要選擇一個適宜的入口溫度。陳通等[33]設(shè)計了基于液體的電動汽車動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，如圖8所示。通過CFD軟件對所設(shè)計的系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果顯示，設(shè)定環(huán)境溫度為-20 ℃，冷卻液流量為12 L/min，進(jìn)水溫度為35 ℃，當(dāng)最低溫度達(dá)到15 ℃后停止加熱時，繼續(xù)充電至充滿。在整個過程電池溫度先升高后降低，充電結(jié)束時，電池最高溫度為30 ℃，試驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果的模擬精度為2.1%，可以滿足電池?zé)峁芾碓O(shè)計要求。

3.2 直接接觸式電池加熱方法

顏藝等[34]設(shè)計的浸沒式熱管理系統(tǒng)，使用500 W的加熱器可以將初始溫度為-30 ℃的電池在30 min內(nèi)加熱至10 ℃。在1.0 m/s的流速下，該系統(tǒng)可以將加熱后的電池組最大溫差控制在3 ℃以內(nèi)。羅玉濤等[35]設(shè)計了由16個方形電池組成的電池模組，設(shè)計了一套加熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括加熱源電加熱膜、傳熱介質(zhì)變壓器油和保溫隔熱層二氧化硅氣凝膠板等，如圖9所示。通過模擬分析了該系統(tǒng)對電池組的加熱效果，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了該加熱方式的有效性。結(jié)果表明，不同低溫環(huán)境下，預(yù)加熱到0 ℃以上的時間呈線性變化趨勢，在極限低溫-30 ℃下預(yù)加熱時間為35 min，在一般低溫-10 ℃下預(yù)加熱時間為12 min，加熱效果明顯。通過油液循環(huán)或靜置方式可將電池之間的溫度均勻性保持在3 ℃以內(nèi)。Wang等[36]建立了由12個方形電池組成的浸沒式預(yù)熱系統(tǒng)，如圖10所示。通過仿真和試驗(yàn)研究了絕緣油入口流量、入口溫度、進(jìn)出口位置對預(yù)熱性能的影響，結(jié)果表明，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)高達(dá)4.18 ℃/min的升溫速率，其中入口流速是影響溫度升高速率的最重要參數(shù)。

4 總結(jié)與展望

本文結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀從液體冷卻和液體加熱對鋰離子電池的熱管理技術(shù)進(jìn)行總結(jié)得出以下結(jié)論。

液冷板式冷卻散熱效果好、冷卻速度快、便于制造和布置，但是其系統(tǒng)復(fù)雜、質(zhì)量大，難以兼顧汽車輕量化目標(biāo)，而且對冷卻液的密封性要求很高，若出現(xiàn)泄露會造成嚴(yán)重的安全事故。因此液冷板式冷卻的未來研究方向是系統(tǒng)的輕量化設(shè)計以及安全性設(shè)計。液冷管道冷卻目前還處于理論和實(shí)驗(yàn)室研究中，液冷管式相比液冷板式更輕量化，但是液冷管適用范圍比較窄，而且由于液冷管的存在會造成電池布置不夠緊湊，未來可以繼續(xù)開展相關(guān)的研究。

浸沒式液體冷卻能夠很好地降低電池的最高溫度以及有比較良好的溫度均勻性，但是對電池包的密封性要求較嚴(yán)格。浸沒式冷卻在在電動汽車領(lǐng)域還沒實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用，主要是因?yàn)槠囋诘缆飞系男旭偣r比較復(fù)雜，若在電動汽車上應(yīng)用，浸沒式液體冷卻需要考慮汽車行駛過程中加速、制動、轉(zhuǎn)彎、爬坡帶來的慣性力和振動問題。未來可以開展相關(guān)的動態(tài)散熱性能的研究。滴落式液體冷卻方式目前僅存在于理論研究階段，這種冷卻方式相對于浸沒式冷卻，其冷卻精度比較高，能夠?qū)崿F(xiàn)對目標(biāo)電池的精準(zhǔn)冷卻，同時還可以減輕系統(tǒng)的質(zhì)量，因此未來可以開展相關(guān)系統(tǒng)的試驗(yàn)研究。

電池包加熱應(yīng)用方面，采用液體加熱可以快速完成對電池包的加熱，可以滿足在惡劣低溫環(huán)境中電池包的預(yù)熱。將電池加熱與電池冷卻一體化集成設(shè)計，可以減少系統(tǒng)的體積和復(fù)雜度以及降低成本。

未來，用戶對汽車的舒適性和高效性要求越來越高，可以將電池?zé)峁芾?、電?qū)系統(tǒng)熱管理以及乘員艙熱管理相結(jié)合形成整車熱管理系統(tǒng)。

參 考 文 獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯 明慧）