动力电池热管理介绍
动力电池热管理是指针对动力电池在使用过程中产生的热量进行有效管理和控制的技术。由于动力电池在充放电过程中会产生大量的热能，如果不能有效管理和控制热量，将会对电池的性能、寿命和安全性产生不利影响。
动力电池的热管理主要包括以下几个方面的内容：
一、散热系统
散热系统是动力电池热管理的重要组成部分，其主要功能是通过散热器、散热风扇等设备将电池组产生的热量散发到外部环境中。散热系统的有效性直接影响着电池的热管理效果。目前常见的散热系统有空气散热和液冷散热两种方式，根据不同的应用场景可以选择合适的散热方式。
二、温度传感与控制
温度传感与控制是动力电池热管理的关键技术之一。通过在电池组内部设置温度传感器，可以实时监测电池的温度变化，并根据实际情况进行温度控制。当电池组温度过高时，可以通过控制散热系统的工作状态来降低电池的温度，从而保证电池的安全性和稳定性。
三、热传导与分布均衡
热传导与分布均衡是动力电池热管理的关键技术之一。电池组内部由于电池单体之间存在微小的差异，可能会导致电池单体之间的温度分布不均衡。这种不均衡会引起电池单体的老化和损坏，进而影响整个电池组的性能和寿命。为了解决这个问题，可以通过优化电池组的结构设计，增加热传导通道，提高热传导效率，从而实现电池单体之间的温度均衡。
四、热管理策略
热管理策略是指在电池组使用过程中针对不同的工况制定相应的热管理措施。例如，在高温环境下，可以采取降低电池充放电速率、减小电池组的负载等方式来降低电池的温度。在低温环境下，可以采取预热电池、增加电池充放电速率等方式来提高电池的温度。通过合理制定热管理策略，可以最大限度地提高电池的性能和寿命。
动力电池热管理的研究和应用对于推动电动汽车和储能技术的发展具有重要意义。通过有效管理和控制电池的热量，可以提高电池的安全性、稳定性和寿命，进而提高电动汽车的续航里程和使用寿命，加速电动汽车的普及和推广。同时，动力电池热管理技术的应用也有助于提高储能系统的效率和可靠性，促进可再生能源的利用和储存。
锂离子电池热管理技术
摘要：能源紧缺和环境污染促进了能量存储技术的不断革新。为了实现车辆减排和控制污染的目标，许多国家的车企都在努力从传统的燃油汽车向绿色、环保的新能源汽车转变。在我国“双碳”目标、高油价的大背景下，电动汽车正逐渐成为人们出行的首选交通工具。三电（电池、电机、电控）是电动汽车的核心，电池又是电动汽车的动力来源，其使用性能的好坏，深刻影响车辆的续驶里程。车辆在行驶和充放电过程中电池内部将产生反应热和焦耳热，引起电池温度升高，电池单体和模块之间形成温差，如果不能及时有效散热，均衡电池温度，不但会造成电池容量减退，降低动力电池的性能，缩短使用寿命，而且还会导致电池包内不稳定，引起热失控。此外，极端快速充电和寒冷的气候等恶劣的运行条件会加速电池的老化，老化的电池内部电阻变大，产生过多的焦耳热，造成温度失控。温度对电池综合性能影响很大，为了安全、高效地利用电池能量，将电池组的温度保持在最佳范围内，以保证电池组的热均匀性，并平衡充放电状态，开发一套性能优良、可靠的电池热管理技术势在必行。
关键词：锂离子电池；热管理技术；策略
1风冷技术
电动汽车最初普遍采用结构简单的风冷系统。利用鼓风机的抽吸作用，把外部空气吸入动力电池总成，空气流过电池模组周边，最后动力电池产生的热量随空气从出风口排出，达到对电池散热的效果。风冷因通风方式不同可被划分为自然对流和强制对流两种散热方式。自然对流是利用外部冷空气流经每个电池单元表面，进行热交换实现冷却的目的。强制对流冷却是在此基础上加上机械装置，需要消耗电池的部分能量加以驱动。强制对流比自然对流更可靠，维护更简便，因此强制对流在不同车型上比较常见。然而，电池间温度的不均匀性是强制对流亟待解决的一个大问题。根据通风模式的不同，风冷有串行和并行两种通风模式。串行通风时，空气进入通风管路依次流过每个电池单体表面，在空气流动过程中，空气温度逐渐升高，和电池之间的温差持续缩小；由于电池模组两侧的温度和流速不同，气流先流过的一侧电池温度低、空气流速大；气流到达另一侧时传热效率降低，这时电池表面温度变化不大，导致两侧电池组之间温度不均匀。并行通风时，空气同时流过不同电池表面，流速相对一致，各电池的热交换情况几乎相同，改善了模组温度均衡性，因此并行通风被广泛应用。电池的排列方式也会影响风冷效果，顺排布置的电池模组，虽然冷却气流的流动阻力较小，但电池单元的接触面积少，对流效果不佳，散热效率较差，通常不采用。交叉布置增大流经电池之间的气流扰动，提高了散热效果，但流动阻力损耗较大。采用梯形布置方式可提高传热系数，均衡电池两端散热效果，使电池组整体温度基本保持在比较稳定的水平。
车辆工程技术55车辆技术
本文首先介绍锂离子电池产热机理以及温度对其性能的影响，说明电池组热管理的重要性及热管理系统设计要求；对常见热管理技术手段进行阐述，指出热管技术的优势并重点介绍基于热管技术的电池热管理研究；最后，提出基于热管技术的电池热管理研究中需解决的关键问题及研究展望。1 锂离子电池产热特性与热管理需求 锂离子能在电池中的充放电化学过程它在本质上就是电池离子能的迁移与放电化学反应，在电池层状金属结构中的碳纤维材料和层状金属的氢氧化物之间内嵌并从人和人中脱出，正常电池工作温度条件下，电池内生产热能的来源主要包括欧姆热、电化学反应热和放电极化热。随着工作温度不断升高，电池内部可能发生的是一系列的充放热和电化学反应，包括正极电解液的热分解、负极热分解、负极与外部电解液的放热反应、膜层的分解和热反应等，过高的工作温度变化可能直接导致放电热反应失控，不同工作温度下检测电池内部可能发生的不同反应。温度也会引起您的电化学性能迅速变化，从而直接影响您的电池正常使用性能与电池寿命。有研究结果表明，索尼18650锂电池在25c每次循环持续工作800次后电池容量寿命损失速度为30%，而在50c每次循环持续工作800次后电池容量寿命损失速度接近60%，过高或过低的电池存储空间温度也可能会直接导致索尼锂电池持续容量寿命衰减，加速电池老化。2 电池加热技术 外部直接液体空气加热主要加温方法一般包括直接液体内部空气直接高温加热方式加温法和直接外部液体储能电池直接加热法。前者主要方法采用外部液体空气电热丝直接进入加热后的液体内部空气进而直接高温加热外部液体储能电池，温度均匀但直接加热期间能耗较高。后者通过小型高压液体加热小型电池组主流道内的大量高压液体进而给整个小型电池组液体进行高压加热，结构较复杂且高压液体沿着升温方向移动时的速度较慢。除上述基于小型高压对流的多种高压液体加热对流管理保温方式，亦可能是通过一种采用基于一个ptc或小型对流大功率膜的对流高压加热保温管理膜直接对整个小型电池组的液体表面进行液体加热进行小型对流管理加热，该对流管理加热方式对整个小型电池组的对流散热管理性能只会造成一个——不确定量的直接影响。此外，也有人发现了还有一种方法利用基于一个pcm小型对流高压吸热/小型高压对流放热管理工作室的原理对其在整个电池内部液体进行热处理固化保温管理的多种加热方法。3 电池系统运行产热工况及其对系统传热的影响问题研究 系统即在电池产热温度逐渐升高至热管冷端启动时的温度之前，热管以应变管壳潜水导热的阻力形式继续传递电池热量，当电池温度逐渐上升至热管启动时的温度，管内的热工质管就开始逐渐利用相对应变潜水导热方式吸热，从而逐渐增大其管壳导热阻力系数，使管型电池产热温度逐渐趋于稳定。这项研究结果表明，电池在恒定的倍率初始放电温度情况下从初始热管放电至冷端温度变化达到稳定所应要需散热时间约400--2000s，与管型电池初始放电温度倍率、热管冷端以及散热使用条件等影响因素密切有关第二管型电池冷端产热热效率随电池放电温度倍率非线性化而增加，热源使用条件的温度变化不同导致热管热阻不同，达到稳定时间的温度变化分布也不同。此外，冷端热管换能的热量越大，热管温度达到稳定所应要需的散热时间也就越短且稳定所需温度越低。电动汽车运行环境复杂多变，随时面临加速、滑坡、急刹等情况，动力电池热特性与稳态工况有较大不同，稳定和非稳定运行工况下电池温度及温差变化规律的差异。研究者采用时变发热功率模拟车用行驶工况，比较了翅片风冷和基于热。管的翅片风冷两种情况下发热模块温度波动情况，表明采用热管耦合翅片风冷的电池温度较低，且温度波动相对较小，然而在变化过程中，温度与热流密度变化趋势并非一致，受到热惯性的影响，产热率突降而温度继续升高随后降低。4 总结与展望 目前采用热管系统作为动力电池汽车散热/动力加热主要元件的技术研究已经开始取得显著技术进展，但是随着目前电动汽车对热能源管理应用系统技术要求的不断提升，热管的实际应用目前还主要存在几十个方面一些问题极其有待研究解决: （1）动力电池实时温度与其实际动态车用产热管理工况密切关联相关，进一步的温度研究可以应用于结合实际分析车用产热工况，制定有效的电池实时温度控制策略，从而真正实现高效、低能耗动力电池热能源管理。 （2）热管系统传热性能方面，由于目前影响热管系统传热物理性能主要因素众多，需要通过综合分析考虑热管系统内部结构传热设计及其在动力电池组应用中的整体布置传热方式，优化其在实际使用传热过程系统中的整体传热物理性能，特别主要是针对各种平板电脑类型热管的整体传热性能特性进行分析及系统优化传热设计技术研究，是将来学术研究的主要重点之一。参考文献：[1]Zhang SS,Xu K,Jow T R.The low temperature performance of Li-ion batteries.J Power Sources,2003(115):137-140.[2]Wu M s,Chiang P c J.High-rate capability of lithium-ion atteries after storing at elevated temperature.Electrochim Acta,2007(52).基于热管技术的动力电池热管理系统研究现状及展望张宝鑫（安徽江淮汽车集团股份有限公司,合肥 230601）摘 要：电池热管理是发展高性能动力电池系统的关键技术之一，也是工程热物理领域研究前沿和热点。本文介绍锂离子动力电池热特性，阐述热管理对动力电池的重要性。介绍动力电池热管理主要技术手段，重点介绍热管技术应用于电池热管理的研究现状，从电池运行工况对系统传热的影响研究、热管传热特性分析与设计、热管理系统散热结构设计与传热分析及采用热管的电池加热研究等方面阐述当前基于热管技术的电池热管理研究现状。最后，总结当前研究存在的不足及需要突破的关键问题，以期促进先进动力电池热管理系统开发。关键词：锂离子电池；热管理；热管；强化传热；低温加热
动力电池的电池包散热设计与热管理技术
动力电池作为电动汽车的核心部件之一，其性能和寿命直接影响着电动汽车的续航能力和可靠性。而电池包的散热设计与热管理技术则是保证动力电池正常工作的重要因素。本文将探讨动力电池的电池包散热设计与热管理技术，以及其在电动汽车领域的应用。
一、动力电池的散热设计意义重大
动力电池在工作过程中会产生大量的热量，如果不及时进行散热，将会导致电池温度升高，进而影响电池的性能和寿命。因此，合理的散热设计对于提高动力电池的工作效率、延长电池寿命至关重要。
二、电池包散热设计原则
1. 热平衡原则
动力电池包内各个单体之间的温度必须保持在一个合理的范围内，不同单体之间的温差不宜过大。这需要通过散热系统的设计来保证电池内部的热平衡。
2. 散热方式选择
散热方式的选择要根据电池包的具体情况来确定。常见的散热方式有水冷、风冷和传导散热等。水冷散热系统具有散热效果好、能耗低等优点，但也存在维护成本高和系统复杂度高等问题。因此，在实际应用中需要根据电池包的实际情况选择合适的散热方式。
3. 散热辅助设计 为了提高电池包的散热效果，可以通过增加散热片、优化散热通道等方式进行改进。此外，还可以利用材料的导热性能来提高散热效果。例如，在电池包边缘或关键部位植入导热材料，增强热量的传导和散发。
三、热管理技术在电动汽车中的应用
1. 温度传感器技术
通过在电池包内部设置温度传感器，实时监测电池的温度变化，及时采取散热措施。温度传感器也可用于电池单体之间的温度均衡控制，实现单体之间的温差控制在一个合理的范围内。
2. 散热系统控制技术
散热系统的控制技术是热管理的核心。通过实时监测电池包的温度、湿度等参数，并根据预设的温度范围进行控制，可以实现散热系统的自动调节和优化。
3. 主动热管理技术
主动热管理技术是一种针对电池包温度的控制技术。通过控制电池包内部风扇的转速、液冷系统的开关等，可以及时地调整散热系统的工作状态，以保证电池包的温度在一个合理的范围内。
