电动汽车（EV）比传统的内燃机系统更节能、更环保，因此越来越受到人们的重视。电动汽车普及的课题之一是寻找合适的电池，以支持较长的行驶距离。目前，研究人员已经研究了各种各样的电池，如铅酸电池、镍基电池、钠基电池和锂离子电池等。锂离子电池具有能量密度高、功率系数高、寿命长、自放电率低等优点，是电动汽车的理想选择之一。但是，当温度高于60℃左右时，锂离子电池的性能（包括使用寿命、放电容量、电压、安全问题（热运行））显著降低。因此，消除锂离子电池在充放电过程中产生的热量是非常必要的。

一般来说，电池的冷却方式有三种：空气冷却、水（液体）冷却和冷媒冷却。几乎所有的日本汽车制造商在EV中都采用空气冷却法。但是，欧洲、美国和中国的汽车制造商更倾向于使用水冷却法。冷媒冷却法仅在宝马的电动汽车中得到应用。虽然水冷却和冷媒冷却具有相对较高的冷却性能，但液体泄漏的风险、复杂的液体管路和维护不便等因素可能会阻碍其应用于电池冷却。在空气冷却法中，自然空冷的冷却效果差，开放式强制空冷可能会将垃圾、灰尘或冷凝水带入电池壳内。而密闭式强制空冷具有良好的冷却效果，可以避免开放式强制空冷的缺陷。

背景

电动汽车^（1）在节能、削减CO₂、能源多样化、降低石油依赖度等方面具有非常重要的作用。但是，在2018年的全球汽车总销量（9224万辆）中，电动汽车仅占2%（163万辆）。电动汽车的真正普及还有很多课题，例如关于蓄电池，具有能量密度、热管理、高温和碰撞引起的热失控、回收利用等课题。

目的

本研究着眼于车用蓄电池的热管理，对蓄电池的种类和冷却方法进行了调查和整理。另外，为促进今后电池冷却系统的研发，将基于蓄电池的结构和发热特性对合适的冷却方法进行探讨。

主要成果

1. 蓄电池的种类和对比

锂离子蓄电池（LiB）作为主要的车用蓄电池，与图1所示的其他蓄电池相比，具有能量密度高、电动势高、无记忆效应、循环寿命长等优点。但是，LiB具有循环寿命和放电容量会因温度上升而大幅降低，在高温下发生热失控的风险高等缺点。因此，如何高效且安全地使用高能量密度的LiB是非常重要的。

2. 车用蓄电池的冷却方法整理和分析

为除去装在电池组中的多个单电池产生的热量，蓄电池中会使用空气、水（或冷却液）、冷媒等冷却介质。根据介质的种类，冷却方法分为空气冷却（空冷）、水冷却（水冷）和冷媒直冷(图2)。

图3示出各种车型的电池冷却方法。日本的制造商采用空冷，但是欧洲、美国和中国的制造商大都采用水冷。各种冷却方法的优缺点总结如下：

● 水冷和冷媒直冷冷却效果优异，但也具有管路复杂且较长、冷却液有泄漏风险、维修不便等缺点。

● 空冷具有易操作，且冷气可以吹遍电池组各个角落的优点。被动的自然空冷的冷却能力较小。开放式强制空冷的缺点是因外部空气流入导致电池组内湿气入侵、结露、垃圾附着等。

● 密闭式强制空冷具有可以保证适当的冷却能力，并且结构简单，不会产生湿气和垃圾等优点。

注：

^（1）本报告书提到的电动汽车还包括混合动力汽车和插电式混合动力汽车。

^（2）参照各制造商的商品目录等。

[1]https://batteryuniversity.com/index.php/learn/article/types_of_lithium_ion. (2020/2/13) [2]西本裕．电动汽车用蓄电池．特技恳．2014，Vol. 274，p.30-37.

电动汽车用蓄电池冷却方法的调查