新能源电动汽车电池模组热管理系统结构及作用解析-欧洲杯买球app

电动汽车电池管理系统（battery management system， 简称：bms）的主要任务是保证电池组工作在安全区间内，提供车辆控制所需的必需信息，在出现异常时及时响应处理，并根据环境温度、电池状态及车辆需求等决定电池的充放电功率等。

目前而言，电动汽车bms系统的主要功能有电池参数监测、电池状态估计、在线故障诊断、充电控制、自动均衡、热管理等。而今天小编主要从热管理系统（battery thermal management system， btms）方面为大家详细解析。

热管理系统的重要性

电池的热相关问题是决定其使用性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。电池组热管理系统主要由导热介质、测控单元以及温控设备构成。导热介质与电池组相接触后通过介质的流动将电池系统内产生的热量散至外界环境中，导热介质主要有空气、液体与相变材料这三大类。测控单元则是通过测量电池系统以及电池模组甚至单体不同位置上的实时温度来控制温控设备进行对应的热处理。常见的温控设备有风扇与泵机等。

（新能源电动汽车电池结构）

电池热管理系统的作用

车辆在不同的行驶状况下，电池系统由于其自身有一定的内阻, 在输出功率、电能的同时产生一定的热量，使电池温度升高，当电池温度超出其正常工作温度区间时会影响电池的寿命。目前国内的热管理研究较多在防止过热上，更准确地说是集中在电池系统和模组级别上，在电芯层面上的隔热并没有过多关注。

目前国内很多企业在电芯层面上，无论是软包还是方形都没有进行相应的隔热处理。比如软包电芯，基本是直接堆叠后靠金属外壳固定一起，且不论电芯之间热量的积累，光软包充放电时的臌胀效应就有可能导致电芯出现破损可能。方形之间靠结构胶直接粘接，并且还在没有采用任何冷却处理的环境下，完全靠自然冷却不能保证热量及时扩散。

在国外以及国内若干采用软包的企业得到大规模应用的隔热阻燃材料，一方面能够吸收电池鼓胀应力起到缓冲作用，另一方面能够起到隔热作用，在电芯出现热失控的情况下抑制热扩散，延缓事故发生。在方形电芯之间的隔热处理，已经有企业在采用气凝胶，安全性相当高，但存在一个很实现的成本问题。

当温度降低到零度以下时，电池系统的充放电功能会由于电池性能的降低变得十分困难, 无论是放电的倍率还是放电的容量都会大幅度地降低。因此在寒冷地区，研究电动汽车如何才能更高效地使用变得十分迫切。针对上述情况，一般从两个方面出发进行设计，分别是电芯加热和箱体保温方案。

（电池模型热管理系统结构）

电池热管理系统之加热方案 

科学的研究显示：电动汽车所用的锂电池的最佳放电温度在于30°c到35°c之间。环境温度降低，蓄电池内阻增大。这导致电池的放电电流减小，有效可用容量也变小。在环境温度低于零下10度时对电池进行充电，甚至会大大减少电池的寿命。因此，对锂电池启动前进行预热，已经成为高端电动汽车行业的普遍做法。

一般而言，加热系统是为了满足在低温环境下能够使电池能正常使用。加热系统主要由加热元件和电路组成，其中加热元件是最重要的部分。常见的加热元件有可变电阻加热元件和恒定电阻加热元件，前者通常称为ptc，后者则是通常由金属加热丝组成的加热膜，譬如磐岩新能源生产的硅胶加热膜、挠性电加热膜等。

除了常用的ptc加热片和金属丝加热膜，石墨烯加热膜也开始进入人们的视野，这三种材料的比较如下表所示。一般根据电池系统在进行具体设计时的结构、工艺以及成本进行加热方案的选择。

（各种加热方式方式对比）

电池模组箱体隔热 

箱体隔热的意义在于

1、保持系统内部温度，有利于低温充放电，延长使用寿命；

2、保持系统内部温度，降低高温路面热辐射对系统内部温度的影响；

3、外部出现火烧或者高温时时，保持电池包内正常温度，延缓电池热失控，提高安全性。

从目前电池系统的发展趋势来看，采用液冷系统越来越多，因此箱体隔热设计越发重要。

（hpt-10隔热泡棉在电池箱体中的应用）

（hpt-10隔热泡棉参数表）

随着新能源汽车开始大规模的使用，电池系统的性能会接受更多的考验，比如南北温差导致电池能耗的不同。从目前情况来看，解决上述问题需要结合新材料进行电池设计系统优化。比如利用先进的散热、隔热保温材料等，针对系统结构布置以及控制策略的优化都是可以采用的方式。高效智能的热管理系统会是未来发展的目标，对新能源汽车的安全性有重要意义。