略谈新能源汽车电池包热管理

电池热管理系统是保证电池温度稳定的关键系统，是电池保护十分重要的一个模块。

电池包构造：

新能源汽车电池包系统：

主要由电池模组、电连接系统、机械结构、电池热管理等系统组成。

电池管理系统由电池传感器、控制器、制动器等组成。其保证电池组在安全工作情况下，提供车辆控制的必备信息，根据车辆需求来决定电池的充放电功率。能够为ECU提供参数监测、电池状态、在线故障诊断、充电控制、自动均衡、电池热管理等服务。

电池模组：

由多个单体的电池并联起来或者串联构成，主要负责释放和储存能量，将能力转化为汽车行驶的动力，电池模组一般由铝合金外壳包裹，安装在电池包箱体的内侧。

电连接系统：

由高压跨接片、高压线束、低压线束、继电器组成。能够将动力电池系统的电信号源源不断输送到各个所需的部件中，低压线束起到传输信号/ 检测信号/ 控制信号的作用。

机械结构：

由电池包外壳、金属支架、固定螺栓组成。可以对电池模组起到支撑作用、抗机械冲击载荷、机械振动载荷 /、防水防尘的保护。

电池热管理系统:

一种通过合理的降温方式把电池工作生成的热量带走的系统，使得电池在一个合理的温度范围内工作和运行，以提高电池模组的寿命和可靠性。

T型电池包结构：

它的一部分是位于车体的中心位置，距离车体外壳较远，能够有效地避免车体两侧外力对电池包的挤压破坏，但是大部分电池模组集中在车体后侧，一旦电池包受到后方碰撞，电池包的安全性极易受到威胁。

平板电池包结构：

安装在整个车体的下方，增大了车厢内部空间，但平板型电池包贴近地面的面积更大，更易受到特殊路面情况的影响。

电池热管理系统的冷却方式

电池模组空冷方案

电池组的空气冷方式，通过流动的空气循换热量，对电池模组进行降温和升温，使得电池模组在安全的温度范围内运行和工作。目前空气冷却的方案多是通过设计风扇、电池排布、空气流经路径、交替通风等方式来实现电池模组的热管理。

串行风冷的方案相对简单，其根据散热的需求设置送风装置的分布位置，这样对模组尺寸的包容性更加好，缺陷就是易造成温度分布的不均匀。行业内专家设计了一种具有散热孔的电池模组强制空冷散热方案，且与三种典型阵列的电池组的散热情况对比，对不同进口的空气温度和进口风速对电池模组的冷却效果进行分析，最终发现并排的模组降温效果最佳，其温度均匀性最出色，

并行空冷可以令电池冷却的效果更出色，保证了电池温度的均匀性，但是由于并行风冷送风口设计在电池轴向的方向，会对送风口的布置和模组尺寸的要求提高。基在模组中，每个电池之间设计空气管道，其通过改变管道上孔的直径和数量获得最优管道的参数，将模组最高温度成功降低，并改善温度均匀性。

空冷方案的优劣：

空冷的方案虽然增加了风扇质量，但是不会增加电池模组的重量，其所占空间比其他方案的冷却方式要小，空冷方案灵活性非常高，由于经济性和电池包轻量化，空冷具有不可替代的优势。

但是其相对于液冷和相变材料的冷却，在相同的能量消耗的前提下，空气冷却效果较差。

电池模组液冷方案

液体冷却一般具有较高的传热系数，它可带走电池模组非常多的热量，这样液体介质可以同时循环利用，将成本一起降低了。而且其高效率和低能耗，目前液冷成为电动汽车热管理系统的最佳的方案。

液冷的优劣：

液体冷却电池模组的效果更好，同时比相变冷却的占用空间要小，液体循环使用，其整体经济性更高。

液冷具有安全性问题，如果车辆行驶过程中液体管道受损，液体泄漏会影响电池包寿命，如果液体具有可燃性，甚至会造成电池包起火。

电池模组相变材料冷却：

PCM 相变材料是新型 BTMS 的最理想选择。由于利用其高潜热，PCM 可以吸收大量的热量产生的电池，而不改变自身材料温度。基于 PCM 的 BTMS 可以控制电池组在理想的温度范围内工作，还可以保持所有电池内部的温度均匀性。石蜡因其潜热大、无毒、价格低廉、导热系数低、形状稳定性差等优势。

为了将相变材料的导热系数提高，行业内尝试已经将石墨与泡沫金属以及碳纤维等导热增强材料和石蜡基体混合，一起合成各种复合相变材料。利用化学气相沉积技术开发了石墨烯涂层泡沫镍，其导热系数提高了 23 倍，而且潜热和比热均降低了 30%，在 0.5C 放电速率下，电池表面温度较泡沫镍降低 17%。而且加入 EG 之后电池的热管理性能还可以明显提高，改善了 CPCM 的导热性。

相变材料冷却的优劣：

冷却方案中散热性能最佳。但是材料原理复杂，经济性不高，运用性不强。

电池的热管理意义