電池包液冷趨勢加強，補風冷短板
引言：從政策推動方向來看，長續航、長壽命、快充電，已經成為動力電池的發展目標。此時，車企對熱管理系統的要求也在提升。液冷正在被諸多車企所重視，替代風冷成為電池熱管理系統的主流選擇。
國內的比亞迪、海外的日產、戴姆勒，都將高能量、高功率的鋰電池作為新一代車型的動力電池。電池的能量密度和功率密度隨著鋰電池的應用而提升，放電電流升高，以及消費者對快充的需求，導致原有的風冷散熱可能已經不適用了。
從現有電動汽車動力電池冷卻方式來看，風冷的比重仍然較大。隨著應用環境對電池的要求越來越高，新能源車型的電池熱管理越來越受關注，液冷逐漸成為了各大車企的優先考慮方案。
下面NE時代將從冷卻系統介紹、目前暴露出的問題以及國內趨勢來解析電池包的冷卻系統發展趨勢。
三種冷卻方式介紹
動力電池冷卻性能對於電池效率、電池壽命和安全性有著直接的影響。充放電過程中，電池會產生一定的熱量，影響電池的內阻、電壓、可用容量、充放電效率和電池壽命等諸多特性參數。
動力電池的熱管理系統至關重要，其中鋰電池的最佳工作溫度範圍一般為25℃至40℃。按照傳熱介質的不同，電池冷卻系統可分為：風冷、液冷和直冷。
風冷：
風冷主要分為自然通風和強制通風，冷卻介質均為空氣，不同的是自然通風是直接利用車速形成的自然風，將電池的熱量帶走；強制通風，是安裝風扇，利用外界或汽車空調系統產生的冷風或者熱風進行換熱。
風冷的主要優點是：結構簡單、質量輕，可有效將有害氣體帶走，成本較低。不足之處是：換熱係數比較低，速度慢，效率低，內部均溫性不佳，對電池的壽命有著較大的影響。
當前，採用風冷系統的車型以日係為代表，如豐田Prius插混、日產Leaf。
液冷：
液冷系統的介質主要為具有導電性的水等液體。目前，大多車型採用冷卻液為介質。它需要封閉式的液體管道，保證液體與電池不會直接接觸，保證安全的同時進行熱傳導。
冷卻液已經在通用、特斯拉旗下車型中得到了廣泛應用，所使用的液態不會發生相變，雪佛蘭Bolt冷卻系統使用的是6.9升DEX-COOL冷卻液；特斯拉Model X/S/3中採用的是水乙二醇為冷卻液。
液冷系統的主要優點是換熱係數高，速度快；不足之處是密封性要求高，重量高，結構更為複雜。
直冷：
採用製冷劑直接冷卻，又稱「直冷」，最典型的例子就是寶馬i3（也有液冷方案）。製冷劑R134a在蒸發過程中吸熱，進行降溫。
直冷的降溫速率要比液冷快，但是均溫性差一點。現在只有寶馬在使用直冷方案，其他主機廠還是液冷為主。
Leaf暴露出的風冷問題
看完這三張冷卻方式，我們可發現它們各有優缺點。前面我們也提到，風冷依舊是主要冷卻系統。比如客車方面，風冷可以滿足電池包的熱管理。低端乘用車也慣用風冷。但是風冷系統已經暴露出一定的問題，這在海外日產Leaf上有所表現。
日產Leaf是全球暢銷電動汽車之一，數次登頂，是電動汽車市場中強有力的對手。去年上市的2018款Leaf將正極材料由原來的LMO+LNO轉變為現在的NCM，由此電池包容量從24KWh提升至40KWh，能量密度從154Wh/kg提升至174Wh/kg。通過新一代車型的推出，日產Leaf的銷量表現比較穩健。
但是這款以銷量著稱的電動汽車，在網上被多名用戶暴露出快充時充電功率降低的情況。例如，一名用戶使用50kW的快充充電樁充電，但在第三次充電時，由於電池過熱，充電功率僅剩下22kW。日產方面對此的解釋是，Leaf內對電池設有過熱保護，限制了快充次數，在超過一次的情況下，充電功率及速度就是降下來。日產Leaf，所用的即是風冷系統，降溫較慢，也影響到充電功率。
目前絕大部分車企都已經有所應用液冷系統，而目前來看，只有日系車企在這方面相對保守一些。豐田的Prius插混，日產的Leaf，都只是風冷系統來實現電池冷卻。但風冷的問題在於散熱速率慢，同時內部均溫性不佳，對電池的壽命有較大影響。
隨著應用環境對電池的要求越來越高，如特斯拉、寶馬等品牌，以及國內的主流電動乘用車企業都開始轉向液冷系統，從中長期趨勢來看，液冷將逐步佔據主流。
液冷技術趨勢明顯
在國內，新能源汽車市場增長迅速，乘用車市場從2014年的6.3萬輛快速增長至55.2萬輛，其中純電動汽車規模從4.7萬輛提升到45.0萬輛，插電式混合動力車到2017年擁有10.2萬輛的體量。
NE研究院調查發現，目前國內液冷市場增長主要來自插電式混合動力車。2017年11.9萬輛乘用車採用了液冷系統，其中9.3萬輛為插電式混合動力車，2.6萬輛為純電動汽車。
對於未來，在多重政策推動下至2025年新能源汽車規模將達到350至700萬輛。雖然補貼在逐漸退坡，但隨著電池成本下降以及新能源積分依然會替代BEV的成本劣勢，在路權上的優勢，會促進BEV的銷量進一步增長；插電式混合動力車雖然也在增長，在幅度和規模均小於純電動汽車。
NE研究院認為，在此市場背景下，2020年之後乘用車液冷比例會隨著新能源車型結構優化快速增加。目前新能源市場以A00和A0級別的車型為主，處於這個級別的車型一般為純電動，由於其主要用於代步，速度不高，對快充的需求也有限，所以對液冷系統的需求有限，很難成為液冷市場的目標市場。隨著補貼退坡，和新能源市場的進一步推廣，新能源乘用車的市場結構將會逐漸趨向於傳統乘用車，A級以上的車型市場份額將提升，也將對續航里程、能量密度、電池容量、充電速率等性能提出更高的訴求。
而且計程車和網約車等需要長續航、不停運行、快充的車型對熱管理系統要求更高，需要精益求精的電池包。液冷系統，在此背景下比例將迅速擴大。
NE研究院調查後預測，乘用車市場的液冷比例將從2017年的兩成上漲到2025年的八成以上。
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