新能源汽车的核心——动力电池系统，一般主要由电池模组、电池管理系统、热管理系统、电气及机械系统等构成。影响新能源汽车推广应用的重要原因一个是动力电池的安全性，另外一个就是使用成本。

因此随着新能源汽车大规模的推广，安全性需要得到进一步提高，所以热管理的重要性凸现出来。热管理的作用简要来说就是让电池工作在一定的温度范围内维持最佳的使用状态，用以保证电池系统的性能和寿命。

热管理系统的构成

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。

根据参考资料总结几款电动汽车产品电池组热管理系统如下表所示。可以看到热管理的作用主要体现在防止过热和过冷保温两个方面。

热管理的作用

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。

据笔者了解的情况，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。

这里有必要提及在国外以及国内若干采用软包的企业得到大规模应用的泡棉材料，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。

加热方案

最简单的加热方案一般是在电池模组上下附着加热板进行加热或者采用加热膜包裹在电芯四周进行加热。由于PTC加热片通常采用铝制，存在与电池贴合不够紧密情况导致热量损失。而加热膜能够贴合更加紧密，传热效率更高使得加热效果相对更好。

相对于常用的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。

箱体隔热

箱体隔热的意义在于：

一、保持系统内部温度，有利于低温充放电，延长使用寿命；

二、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；

三、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，采用会液冷系统越来多，因此箱体隔热设计越发重要。

根据现有国家标准的规定，导热系数大不于0.12W/(m?K)的材料可以认为是保温材料，小于0.05W/(m?K)的材料则可以称作高效保温材料。常用的保温材料有绒毛毯、聚氨酯泡棉、二氧化硅气凝胶等，导热系数分别为0.05、0.03、0.02W/(m?K)左右。气凝胶的隔热效果可以说是相对于其他材料是最好的，但是成本比较高，并不适合大规模应用。另外采用泡棉以及气凝胶在对箱体进行保温时会不可避免进行拼接，并不能一次成型贴合于是产生缝隙导致隔热效果差。新能源汽车发展会带来新技术的出现，比如能够直接在箱体上发泡成型，与箱体结构完整贴合实现最佳的隔热效果。

UIR0316材料技术

结语

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。

┃ 来源：第一电动

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驱动中国2020年6月9日消息 新能源汽车最为让人关注的问题就是自燃了。2020年5月起，新能源汽车国家监管平台共发现79起安全事故。其中58%的车辆起火源于电池问题，19%的车辆起火源于碰撞问题。为何新能源汽车自燃大多数是由于电池呢？其实电池安全不是某个技术点的问题，而是整个系统问题。电池热管理系统的根本作用是让电池工作在一定的适宜温度范围内，维持最佳的使用状态和效率，用来保证电池系统的性能和寿命，而不是在电芯热失控后再阻止。

在电动车的电池包中有着非常多的独立电芯，而管理这一群电芯不让他们发生热失控而自燃是由热管理系统负责的。现在的纯电动车所搭载的三元锂电池系统能量密度高达180Wh/kg。因此必须要更可靠的热管理系统才能减少热失控的风险。防止电池自燃，热管理系统的首要职责是管理电池温度在电池的最佳工作范围。

电池电芯在工作时会发热，这时电池热管理系统就要给电池降温。目前给电池降温分为两种方式。第一种是风冷，特点是技术简单、成本低便于维护。但是电池内部的各个部位温度有的高有的低，风冷的缺点是很难达到散热均衡。因此风冷一般用在热稳定性较好的磷酸铁锂电池上。面对目前能量密度越来越高的三元锂电池，风冷就显得有些力不从心了，于是就出现了第二种方法液冷。液冷通过电池管道内的液体来控制电池的温度，降温效果较好，使整个电池的温度达到均衡。缺点是技术难度要大于风冷，成本高，以及体积大，会增加车身重量。

除了电池的热失控问题以外，由于电池不受热，也不耐寒，避免在冬天因寒冷天气，电池活性降低造成续航里程下降也是热管理系统的职责。相比夏季，极寒天气下更是对电池是一种杀伤力。现在的一些手机，在寒冷天气也会被冻的关机。这对于电动汽车来说，更是一个巨大的挑战。

一套完整的电池热管理系统还需要在冬季这一关键时刻，为电池预热，并协同空调热管理系统，让电池发挥出最大的续航能力。对于传统汽车来说，发动机做功本身会产生大量热量，因此冬天空调暖风就没有损失能量。但对于电动汽车来说，少了发动机这一热源，动力电池除了要给驱动汽车提供能量，还要再分出一部分精力在暖风耗电上，损耗极大。现阶段，电动汽车的暖风空调大都会额外安装一个电加热器。它的工作原理和我们使用的电热水器相似，能使管道里的冷却液迅速升温，给电池包供暖，其构造简单、成本低廉，但它的电能消耗巨大，对电池来说是很大负担。

那么有没有一个更好的方法提高加热效率呢？答案是有的，热泵空调就能有效缓释电动车采暖带来的续航问题。相比电加热器效率低下的电能转化热量来说，热泵系统是使用电能搬运热量。这种方法能获得比直接用电来加热更多的热量。相同的环境下，热泵采暖的制热效率是PTC的1.8-2.4倍，，制热效率更加高效，且节能效果显著，能将取暖造成的损失里程减少至一半。然而，热泵系统仍处于发展阶段初期，技术上还存在低温启动难的问题。因此在低于-10℃极寒情况下，就要用热泵和PTC共同来提供热量。

最近有个经典案例，特斯拉不久前宣布了一项关于热泵系统的新专利，预计将首先应用于Modle Y。该技术在设计中取消了传统PTC，而是将一个起辅助作用的低压PTC集成在热泵空调里，再结合电池系统、功率电子驱动系统和整车的系统回路整合在一起，建立了一套模块化系统。特斯拉的这一做法改变了软件和硬件的关系，也改变了车企内部不同系统设计的协同概念，而这种新的组织方式短期内传统车企很难跟上。

未来新能源汽车热管理的发展趋势：一是智能化热管理，热管理系统未来一定会结合智能座舱，为用户带来更舒适的体验，如自动调节最适宜的座舱环境温度。二是支持快充和超充，充电难和充电慢是目前影响电动汽车用户体验的两大痛点，缩短充电时间，比如以特斯拉V3超充桩，需要迅速带走热量，这也需要电池热管理系统来协助完成。