在電動(dòng)汽車(chē)蓬勃發(fā)展的今天，電池包作為電動(dòng)車(chē)/儲(chǔ)能系統(tǒng)的“心臟”，其熱管理技術(shù)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(chē)輛安全的關(guān)鍵所在。

電池包熱管理對(duì)電動(dòng)汽車(chē)/儲(chǔ)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(guān)鍵因素，過(guò)高或過(guò)低的溫度都會(huì)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(nèi)阻會(huì)增大導(dǎo)致放電能力下降，影響電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程。而在高溫環(huán)境下，電池化學(xué)反應(yīng)速度加快，可能導(dǎo)致電池壽命縮短。

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

熱管理是防止熱失控的關(guān)鍵。電池過(guò)熱可能引發(fā)熱失控，導(dǎo)致火災(zāi)等安全事故。熱管理系統(tǒng)能及時(shí)散發(fā)電池產(chǎn)生的熱量，避免溫度過(guò)高引發(fā)熱失控。一些先進(jìn)熱管理技術(shù)還采用隔熱材料和防爆閥等設(shè)計(jì)，進(jìn)一步抑制熱失控的擴(kuò)散。

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

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

熱管理系統(tǒng)需在有限空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)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(guò)電池包總重的10%

風(fēng)冷系統(tǒng)通過(guò)引入冷空氣進(jìn)行對(duì)流散熱，確保電池系統(tǒng)溫度適宜。合理的風(fēng)道布局與風(fēng)扇選型直接影響到風(fēng)冷系統(tǒng)的散熱性能。

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、維護(hù)方便。

缺點(diǎn)：散熱效率相對(duì)較低，適用于低能量密度電池包。

液冷方案通過(guò)水冷板實(shí)現(xiàn)高效熱管理，被廣泛應(yīng)用于各種電池組設(shè)計(jì)。例如在Tesla Y中，水冷板被巧妙地布置在圓柱電芯之間，并內(nèi)置于下框體中。

優(yōu)點(diǎn)：散熱效率高，溫度均勻性好。

缺點(diǎn)：系統(tǒng)復(fù)雜，成本較高，存在泄漏風(fēng)險(xiǎn)。

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

優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需外部動(dòng)力，溫度控制穩(wěn)定。

缺點(diǎn)：材料成本高，熱導(dǎo)率有限。

熱管理設(shè)計(jì)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(shè)計(jì) → 流場(chǎng)和溫度場(chǎng)仿真 → 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

電芯產(chǎn)熱計(jì)算是電池?zé)峁芾矸抡娣治龅闹匾h(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(kāi)路電壓等因素相關(guān)聯(lián)。

熱管理CFD分析的建模方法包括從結(jié)構(gòu)工程師取得電池包模型后進(jìn)行幾何模型簡(jiǎn)化和流道抽取。通過(guò)專(zhuān)業(yè)的仿真軟件（如STAR-CCM+、ANSYS Fluent等）進(jìn)行流場(chǎng)和溫度場(chǎng)仿真。

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

在電池包箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分考慮熱管理需求。例如合理設(shè)計(jì)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。

智能熱管理策略能根據(jù)電芯的功率map特性，實(shí)現(xiàn)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(shí)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(kāi)啟和關(guān)閉條件

2. 快充模式：采用電芯的溫度確定加熱和冷卻的開(kāi)啟和關(guān)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(kāi)啟條件，采用電芯的溫度來(lái)確定關(guān)閉條件

隨著技術(shù)的發(fā)展，電池?zé)峁芾碚悄芑较蜓葸M(jìn)。通過(guò)引入先進(jìn)的傳感器和智能控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電池的溫度、電流、電壓等參數(shù)，根據(jù)不同工況自動(dòng)調(diào)整熱管理策略。

基于數(shù)字孿生的動(dòng)態(tài)調(diào)控技術(shù)，能融合歷史工況、SOH數(shù)據(jù)與AI算法，預(yù)測(cè)未來(lái)熱負(fù)荷并提前調(diào)整冷卻策略。

新型散熱材料如石墨烯等具有極高的導(dǎo)熱系數(shù)，可以快速將電池產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)出去。而微通道散熱結(jié)構(gòu)則可以通過(guò)增加散熱面積和流體流速，提高散熱效率。

均溫板（Vapor Chamber）技術(shù)導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)5000 W/m·K，可替代傳統(tǒng)液冷板，實(shí)現(xiàn)超薄化設(shè)計(jì)（厚度<3mm）。

隨著電動(dòng)汽車(chē)/儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)空間利用率和輕量化要求提高，電池包熱管理技術(shù)呈現(xiàn)出集成化趨勢(shì)。集成化的熱管理系統(tǒng)將散熱、加熱、溫度監(jiān)測(cè)等功能集成在一起，減少系統(tǒng)體積和重量。

一、全域熱設(shè)計(jì)概念

二、不同地域的被動(dòng)隔熱設(shè)計(jì)

地域氣候差異性

保持儲(chǔ)能集裝箱內(nèi)部溫度的穩(wěn)定和均勻是隔熱系統(tǒng)的關(guān)鍵任務(wù)。我國(guó)地域廣泛，不同地區(qū)的自然氣候條件千變?nèi)f化，因此對(duì)儲(chǔ)能集裝箱隔熱系統(tǒng)的需求也各不相同。

集裝箱傳熱過(guò)程

保溫層厚度評(píng)估

穩(wěn)態(tài)仿真：

夏季和冬季，集裝箱內(nèi)壁溫度、集裝箱外壁溫度、集裝箱漏熱量

保溫層厚度評(píng)估

瞬態(tài)仿真，夏季和冬季日波動(dòng)

設(shè)計(jì)建議

三、風(fēng)冷系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)

儲(chǔ)能系統(tǒng)液冷散熱

四、液冷系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)

儲(chǔ)能系統(tǒng)液冷散熱

層級(jí)一：模組級(jí)熱管理

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