CNEV技术酷暑难耐 动力电池要如何散热？

电池的热管理系统设计研究是电池系统设计中最关键的工作之一。...





最近几年，在路上跑的纯电动车越来越多，它的续航里程也在不断增加。但消费者的里程焦虑症仍然存在，尤其是在冬夏两季，由于极端温度的出现，会影响到电池性能，从而使得续航里程会与官方续航存在一定差异。



大家都知道，动力电池，作为电动汽车的“心脏”，对温度十分敏感，过高或过低都会影响到它的特性参数。而除了环境温度的影响外，电池在充放电过程中电池本身会产生一定热量，从而导致温度上升，因此，做好热管理对电池的性能和寿命都十分重要。

我们今天要介绍的电池管理系统(BMS)，是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带，其主要功能包括：电池物理参数实时监测；电池状态估计；在线诊断与预警；充、放电与预充控制；均衡管理和热管理等。

下面，就具体和大家聊一聊。什么是电池热管理系统？

首先，由于电池阻抗的存在，在电池充放电过程中，电流通过电池导致电池内部产生热量。而电池的温度和温度场的均匀性，对蓄电池的性能和寿命有很大的影响。

之前有实验证明，同样的电芯，在环境温度23℃，6238天后电池的剩余容量为80%；但是电池在55℃的环境下，272天后电池的剩余容量已经达到80%。还是同样的电芯，当剩余容量为90%，25℃温度下输出容量为300kWh，而35℃温度下的输出容量仅为163kWh。由此可见，温度对对电池的日历寿命和循环寿命都有影响。

因此，为了电池包性能的最优化，需要热管理系统使电池电芯工作在一个合理的温度范围内，这对提高动力电池的成熟度和可靠性具有总要的现实意义。

而现在，电池包的冷却主要有风冷和液冷两种方式。



风冷式热管理系统的原理比较像电脑的散热原理，在电池包的一段装一个散热风扇，另一端则有一个通风口，通过风扇的工作来加速电池之间空气的流动，从而带走电池在工作时所散发的热量。另外还有一种风冷方式是在电芯的电极两端加上可以导热的材质，让热量通过导热材质传输到金属外壳上散热。

总而言之，风冷的工作原理是利用空气形成对流来对电池进行散热，就像给电池包装了一个风扇。这种方法结构比较简单，成本也较低，所以对于很多微型车或是一些主打价格优势的电动车来说，多数会选择风冷热管理。不过电扇吹出来的风会受到外界因素的影响，所以温度较高的时候，电扇的降温效果也就没那么好。



液冷热管理系统，从原理上看说，其核心部件是压缩机、chiller还有水泵：压缩机作为制冷的动力发起点，决定着整个系统的换热能力；chiller则起到了制冷剂和冷却液的交换作用，而换热量的大小也直接决定着冷却液的温度；水泵则是用来决定冷却液的流速，流速越快换热性能就会越好，反之亦然。

液冷则是通过电池包内部的冷却液管路中的冷却液来带走电池在工作中所产生的热量，以达到降低电池温度的效果。从实际的使用效果来说，液体介质的换热系数高、热容量大、冷却速度也更快，所以对于电池包里的温度一致性有着比较显著的效果。



研究表明风冷方式易实现，但电池包温度梯度变化较大，不利于电池稳定工作，通过冷却液与空调系统的制冷剂进行换热的液冷方式将逐渐成为主流。现在，国内电动车的几个老资历企业都开始逐渐使用液冷技术，像江淮、北汽、吉利等都在新推出的车型中采用了液冷技术。

总而言之，电池的温度直接影响了电池的安全性及寿命，因此电池的热管理系统设计研究是电池系统设计中最关键的工作之一，必须严格按照电池的热管理设计流程、电池的热管理系统及零部件类型、热管理系统的零部件选型及热管理系统的性能评估等多个方面来进行电池系统热管理的设计和验证。








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