動力電池的熱管理，直接決定了電動車/儲能系統(tǒng)的安全、性能與壽命。

在電動汽車蓬勃發(fā)展的今天，電池包作為電動車/儲能系統(tǒng)的“心臟”，其熱管理技術的重要性不言而喻。一套優(yōu)秀的熱管理系統(tǒng)，不僅能讓電池發(fā)揮最佳性能，更是保障車輛安全的關鍵所在。

一、熱管理為何如此重要？

電池包熱管理對電動汽車/儲能系統(tǒng)的性能和安全具有決定性影響。首先，良好的熱管理能維持電池性能穩(wěn)定。溫度是影響鋰電池性能的關鍵因素，過高或過低的溫度都會直接影響電池的充放電效率和容量。

在低溫環(huán)境下，電池內阻會增大導致放電能力下降，影響電動汽車續(xù)航里程。而在高溫環(huán)境下，電池化學反應速度加快，可能導致電池壽命縮短。

熱管理還有助于延長電池使用壽命。研究表明，電池在適宜的溫度范圍內工作，其壽命可以得到顯著延長。通過有效的熱管理系統(tǒng)，將電池溫度控制在最佳工作范圍內，能減少因溫度過高或過低對電池造成的損害。

熱管理是防止熱失控的關鍵。電池過熱可能引發(fā)熱失控，導致火災等安全事故。熱管理系統(tǒng)能及時散發(fā)電池產生的熱量，避免溫度過高引發(fā)熱失控。一些先進熱管理技術還采用隔熱材料和防爆閥等設計，進一步抑制熱失控的擴散。

二、電池熱管理的核心設計目標1. 溫度控制范圍

理想情況下，電池系統(tǒng)應工作在15℃-35℃的最佳溫度區(qū)間。在極端工況下，電池溫度應穩(wěn)定在45℃以下，溫升小于10℃，電芯間溫差控制在5℃以內

2. 系統(tǒng)流阻與流量分配

水冷系統(tǒng)流阻需滿足整車要求，各支路流量差應小于10%，以確保冷卻均勻性。

3. 空間與重量限制

熱管理系統(tǒng)需在有限空間內實現高效熱管理，通常要求冷卻系統(tǒng)體積占比小于15%，重量增加不超過電池包總重的10%

三、主要熱管理方式及其應用1. 空氣冷卻（風冷）

風冷系統(tǒng)通過引入冷空氣進行對流散熱，確保電池系統(tǒng)溫度適宜。合理的風道布局與風扇選型直接影響到風冷系統(tǒng)的散熱性能。

優(yōu)點：結構簡單、成本低、維護方便。

缺點：散熱效率相對較低，適用于低能量密度電池包。

2. 液體冷卻（液冷）

液冷方案通過水冷板實現高效熱管理，被廣泛應用于各種電池組設計。例如在Tesla Y中，水冷板被巧妙地布置在圓柱電芯之間，并內置于下框體中。

優(yōu)點：散熱效率高，溫度均勻性好。

缺點：系統(tǒng)復雜，成本較高，存在泄漏風險。

3. 相變材料冷卻（PCM）

相變材料冷卻利用相變材料在相變過程中吸收或釋放熱量，實現電池溫度的穩(wěn)定控制，具有較好的溫度均勻性。

優(yōu)點：無需外部動力，溫度控制穩(wěn)定。

缺點：材料成本高，熱導率有限。

四、熱管理系統(tǒng)設計流程與關鍵技術1. 設計流程

熱管理設計通常遵循以下流程：

確定熱管理要求 → 發(fā)熱功率估算 → 熱管理初步設計 → 流場和溫度場仿真 → 實驗驗證

2. 產熱計算與仿真分析

電芯產熱計算是電池熱管理仿真分析的重要環(huán)節(jié)。目前廣泛采用的是Bernardi模型，將電池生熱速率與充放電電流、電池體積、開路電壓等因素相關聯。

熱管理CFD分析的建模方法包括從結構工程師取得電池包模型后進行幾何模型簡化和流道抽取。通過專業(yè)的仿真軟件（如STAR-CCM+、ANSYS Fluent等）進行流場和溫度場仿真。

3. 材料選擇與結構設計

電池包箱體材料的選擇直接影響熱管理性能。對于液體冷卻系統(tǒng)，箱體材料應具有良好的導熱性能；對于相變材料冷卻系統(tǒng)，箱體材料應與相變材料具有良好的相容性。

在電池包箱體的結構設計中，應充分考慮熱管理需求。例如合理設計電池模組的布局，增加流體通道的流通面積，提高熱交換效率。

五、熱管理控制策略

智能熱管理策略能根據電芯的功率map特性，實現不同工況模式下水泵流量及水溫的精確控制。

基于電芯的功率map特性（鋰電池在溫度為15℃-35℃時充放電功率最高），熱管理控制策略通常包含三種模式：

1. 慢充模式：采用電芯的溫度確定加熱和冷卻的開啟和關閉條件

2. 快充模式：采用電芯的溫度確定加熱和冷卻的開啟和關閉條件

3. 放電模式：采用SOC的狀態(tài)和電芯溫度確定加熱的開啟條件，采用電芯的溫度來確定關閉條件

1. 智能化熱管理

隨著技術的發(fā)展，電池熱管理正朝著智能化方向演進。通過引入先進的傳感器和智能控制系統(tǒng)，能夠實時監(jiān)測電池的溫度、電流、電壓等參數，根據不同工況自動調整熱管理策略。

基于數字孿生的動態(tài)調控技術，能融合歷史工況、SOH數據與AI算法，預測未來熱負荷并提前調整冷卻策略。

2. 新材料與應用

新型散熱材料如石墨烯等具有極高的導熱系數，可以快速將電池產生的熱量傳導出去。而微通道散熱結構則可以通過增加散熱面積和流體流速，提高散熱效率。

均溫板（Vapor Chamber）技術導熱系數可達5000 W/m·K，可替代傳統(tǒng)液冷板，實現超薄化設計（厚度<3mm）。

3. 高度集成化

隨著電動汽車/儲能系統(tǒng)對空間利用率和輕量化要求提高，電池包熱管理技術呈現出集成化趨勢。集成化的熱管理系統(tǒng)將散熱、加熱、溫度監(jiān)測等功能集成在一起，減少系統(tǒng)體積和重量。

電池包全域熱管理是一個復雜而關鍵的系統(tǒng)工程，涉及熱力學、材料科學、流體力學等多學科知識。隨著電動汽車技術的不斷發(fā)展，對熱管理系統(tǒng)的要求也將越來越高。以下為儲能系統(tǒng)全域熱管理設計的分享如下：

一、全域熱設計概念

二、不同地域的被動隔熱設計

地域氣候差異性

保持儲能集裝箱內部溫度的穩(wěn)定和均勻是隔熱系統(tǒng)的關鍵任務。我國地域廣泛，不同地區(qū)的自然氣候條件千變萬化，因此對儲能集裝箱隔熱系統(tǒng)的需求也各不相同。

集裝箱傳熱過程

保溫層厚度評估

穩(wěn)態(tài)仿真：

夏季和冬季，集裝箱內壁溫度、集裝箱外壁溫度、集裝箱漏熱量

保溫層厚度評估

瞬態(tài)仿真，夏季和冬季日波動

設計建議

三、風冷系統(tǒng)熱設計

儲能系統(tǒng)液冷散熱

四、液冷系統(tǒng)熱設計

儲能系統(tǒng)液冷散熱

層級一：模組級熱管理

免責聲

免責聲明：文章來源公開網絡，僅供學習交流分享，版權歸原作者所有，如果侵權請聯系我們予以刪除

-----------------------------------------------------------------

0、重磅 | 《新能源汽車動力電池包PACK設計課程從入門到精通40講+免費分享篇》視頻-2024年課程安排

持續(xù)更新：典型電池包案例分析（奧迪etron、捷豹I-pace、大眾MEB、MODEL3、通用BOLT等）：

為什么選擇這套課程：

大家好，我是LEVIN老師，近10年專注新能源動力電池包PACK系統(tǒng)設計、電池包熱管理設計及CFD仿真。

該課程是全網唯一系統(tǒng)層級的PACK設計教程，從零部件開發(fā)到結構設計校核一系列課程，重點關注零部件設計、熱管理零部件開發(fā)、電氣零部件選型等，讓你從一個小白從零開始入門學習新能源電池包設計。

2025回饋新老新能源人，（新能源電池包技術）公眾號特惠，為方便大家提升，限量50份半價出售全套《新能源電池包PACK設計入門到進階30講+免費能分享篇》、《Fluent新能源電池包PACK熱管理仿真入門到進階28講+番外篇》視頻課程，并送持續(xù)答疑！了解更多課程，加微信號詳詢：LEVIN_simu

說明：第5部分為免費分享篇，部分內容來源于網絡公開資料收集和整理，不作為商業(yè)用途。

解決動力電池包MAP等效4C充電、熱失控熱抑制、恒功率AC/PTC滯環(huán)控制電路SOC模型設置教程；是目前市場上唯壹一套從PACK模型的簡化到熱模型建立和后處理評價標準的系統(tǒng)講解。希望能幫助到大家。

了解更多《動力電池熱管理系統(tǒng)設計》、《starccm+電池包熱仿真課程》、《儲能系統(tǒng)熱管理設計與仿真課程》，
關注公眾號：新能源電池包技術
或加右方微信號：LEVIN_simu

---

聲明：本文系轉載自互聯網，請讀者僅作參考，并自行核實相關內容。若對該稿件內容有任何疑問或質疑，請立即與鐵甲網聯系，本網將迅速給您回應并做處理，再次感謝您的閱讀與關注。