汽车电池热管理常用冷却剂

为了避免电池的热失控，排散电池工作时产生的热量，降低电池工作时的温度，需要对电池进行冷却。因此，电池的冷却对保证电池的寿命和安全运行十分重要。除了对电池进行冷却以避免电池热失控之外，保持电池组或电池模块中单体电池的温度一致性同样非常重要。图8-3给出了一种电池系统热管理系统的示意图。

冷却剂是动力电池冷却系统中不可缺少的一部分，它在冷却系统中循环，将工作中产生的热量带走，最终保证电池组能够在合理的温度下运行。冷却剂的设计，应从密度、导热系数、动力黏度、冰点、沸点和比热容等方面综合来考虑。常用的电池冷却系统冷却剂有空气、水、乙二醇水溶液、硅油、变压器油、含氟化合物和蓖麻油等。下面分别介绍这几种冷却剂的物理特性及应用。

空气

风冷是冷却方式的一种，即利用空气作为流体冷却电池组，风冷冷却系统具有结构简单、成本低、可靠性高和占用空间少等优点。但是风冷冷却效率一般，仅用于发热功率密度比较小的场合。当风道复杂时，对保证温度场均匀性提出了挑战。在电池系统应用中，合理的风道设计和高密封等级（如IP65）有时也会存在矛盾。

2.水

从密度、导热系数、动力黏度、冰点、沸点和比热容等方面来看，不考虑绝缘和腐蚀性，水大概是最好的冷却液。在冷却液使用中主要有纯净水、占离子水和乙二醇水溶液。冷却液如果要考虑绝缘，需要使用去离子蒸馏水。i离子水是指除去了呈离子形式杂质的纯水。但是去离子水也存在缺点，工作温度只能在o?ioo°c之间。为了解决这个问题，需要在水中添加其他冷却剂，例如乙二醇，这时工作温度范围可以扩展到-24?°C,但是乙二醇的导热系数较低，会降低整体的导热性能。如果循环系统中使用铜或铝等材料，就需要考虑乙二醇对材料的腐蚀性。

3.硅油

硅油是一种很有效的冷却剂，它的凝固点一般小于-50°C,有的甚至可以达到-70°C,其在低温下可以长期贮存而黏度不会发生变化。硅油具有良好的抗氧化稳定性，如热分解温度大于°C,蒸发损失小，黏度变化小。但是硅油具有热膨胀系数比较大、可能产生超压问题、具有一定的吸湿性、表面张力小（易从机器中泄漏）等缺点。然而这些问题可以通过优化设计减少甚至杜绝，常用于高要求高压电器绝缘含浸（如油浸电容器等）。

4.变压器油

变压器油又称绝缘油，是指通过石油炼制的矿物型绝缘汕，凝固点一般小于-45°C。变压器油的耐电强度和导热性能都比较好，因此目前国内外的电气设备，尤其是大中型电力变压器及电抗器等基本上都采用油浸式结构，变压器油起着绝缘和散热的双重作用。

5.蒐麻油

蓖麻油是脂肪酸的三甘油酯。蓖麻油具有流动性好的优点，精制蓖麻油在-22°C时仍可流动，-5（TC急冷后无混浊。蓖麻油的相对介电常数约为4.3,在常见的油脂中为最高。用蓖麻油为原料制造的聚氨酯胶黏剂具有良好的低温性、耐水解性以及优良的电绝缘性。蓖麻油用途广泛，由于是非石化矿物油，环境亲和性好，与有机物含浸时溶胀小、成本低和黏度大，常用于经济型产品。

6.氟化液

氟化液是一种黏度与水接近的液体，具有优秀的导热性和绝缘性。但是氟化液价格昂贵，常用作稀释剂。部分计算机工作站常使用氟化液含浸散热。下表给出了25°C时几种常用冷却剂的物理属性。

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