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


电池热管理系统是保证动力电池在汽车上的使用性能、安全性和寿命的关键技术。热管理系统的主要功能包括：

1、在汽车电池出现过高温度现象时的有效散热，预防产生热失控相关的燃烧事故。

2、在电池出现温蒂较低现象时进行预热，将电池温度提升，确保低温下的放电/充电的性能及其电池安全性。

3、电池热管理可以通过抑制局部热区的形成，来减小电池组内的温度差异，同时预防高温处的电池过快衰减，将电池组的整体寿命抑降低。