淺談新能源汽車電池熱管理系統的原理

說到純電動車，最大的問題大概就是續航里程了吧。在北方開新能源電動車的朋友都知道，一到冬天續航里程就會大幅降低。造成不敢開空調制熱，只能在車廂里忍受嚴寒而瑟瑟發抖。筆直導致對新能源汽車的體驗極差。想要處理這個問題，我們就得依靠電池管理系統。今天小編就跟大家聊一聊這個話題。

什么是電池管理系統

電池管理系統的緊要任務是保證電池包工作在安全區間內，供應車輛控制所需的必需信息，在出現異常時及時應和解決，并依據環境溫度、電池狀態及車輛需求等決定電池的充放電功率等。BMS的緊要功能有電池參數監測、電池狀態估計、在線故障診斷、充電控制、自動均衡、熱管理等。

熱管理系統的緊要性

電池的熱相關問題是決定其使用性能、安全性、壽命及使用成本的關鍵因素。首先，鋰電池的溫度水平筆直影響其使用中的能量與功率性能。溫度較低時，電池的可用容量將迅速發生衰減，在過低溫度下（如低于0°C）對電池進行充電，則可能引發瞬間的電壓過充現象，造成內部析鋰并進而引發短路。其次，鋰電池的熱相關問題筆直影響電池的安全性。加工制造環節的缺陷或使用過程中的不當操作等可能造成電池局部過熱，并進而引起連鎖放熱反應，最終造成冒煙、起火甚至爆炸等嚴重的熱失控事件，威脅到車輛駕乘人員的生命安全。另外，鋰電池的工作或存放溫度影響其使用壽命。電池的合適溫度約在10~30°C之間，過高或過低的溫度都將引起電池壽命的較快衰減。動力鋰離子電池的大型化使得其表面積與體積之比相對減小，電池內部熱量不易散出，更可能出現內部溫度不均、局部溫升過高等問題，從而進一步加速電池衰減，縮短電池壽命，新增用戶的總擁有成本。

電池熱管理系統是應對電池的熱相關問題，保證動力鋰離子電池使用性能、安全性和壽命的關鍵技術之一。熱管理系統的緊要功能包括：

1、在電池溫度較高時進行有效散熱，戒備出現熱失控事故；

2、在電池溫度較低時進行預熱，提升電池溫度，確保低溫下的充電、放電性能和安全性；

3、減小電池包內的溫度差異，抑制局部熱區的形成，戒備高溫位置處電池過快衰減，降低電池包整體壽命。

電池組（PACK）內的溫度環境對電芯的可靠性、壽命及性能都有很大的影響，因此，使PACK內溫度維持的一定的溫度范圍區間內就顯示尤其緊要。這緊要是通過冷卻與加熱來實現，其冷卻方式緊要分為三類：

1、風冷：風冷是以低溫空氣為介質，利用熱的對流，降低電池溫度的一種散熱方式，分為自然冷卻和強制冷卻(利用風機等)。該技術利用自然風或風機，配合汽車自帶的蒸發器為電池降溫，系統結構簡單、便于維護，在早期的電動乘用車使用廣泛，如日產聆風（Nissan Leaf）、起亞Soul EV等，在目前的電動巴士、電動物流車中也被廣泛采納。

2、液冷：液體冷卻技術通過液體對流換熱，將電池出現的熱量帶走，降低電池溫度。液體介質的換熱系數高、熱容量大、冷卻速度快，對降低最高溫度、提升電池包溫度場一致性的效果顯著，同時，熱管理系統的體積也相對較小。液冷系統形式較為靈活: 可將電池單體或模塊沉浸在液體中，也可在電池模塊間設置冷卻通道，或在電池底部采用冷卻板。電池與液體筆直接觸時，液體非得保證絕緣( 如礦物油) ，戒備短路。同時，對液冷系統的氣密性要求也較高。此外，就是機械強度，耐振動性，以及壽命要求。 液冷是目前許多電動乘用車的優選辦法，國內外的典型產品如寶馬i3、特斯拉、通用沃藍達、吉利帝豪EV。

3、直冷：直冷(制冷劑筆直冷卻)：利用制冷劑(R134a等)蒸發潛熱的原理，在整車或電池系統中建立空調系統，將空調系統的蒸發器安裝在電池系統中，制冷劑在蒸發器中蒸發并快速高效地將電池系統的熱量帶走，從完成對電池系統冷卻的作業。目前通過直冷的冷卻方式基本在電動乘用車上，最典型的如BMW i3(i3有液冷、直冷兩種冷卻辦法)。

寫在最后

純電動車中電池的溫度筆直影響了電池的安全性，因此電池的熱管理系統是我們最應當關注的環節。這也將成為將來電動車優化的重點之一。

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