鉅大LARGE | 點擊量：2327次 | 2022年04月02日
了解電池包冷卻和加熱的重要方法
對BMS來講，其實屬于周邊領域內容;目前BMS硬件與熱管理相關的好像只是控制水泵與采集水管溫度，更多設計內容都在軟件以及模組結構、熱仿真部門。(于網絡)
這次重要目標是了解電動汽車上電池包的加熱與冷卻的代表方法。冷卻方法：
風冷
風冷又分為自然冷卻與強制風冷。自然冷卻就是將電池的熱量傳遞到周圍的空氣中，不施加額外的對流手段，某種程度上來講就是“聽天由命”;基本上早期的電動汽車都是這種方法，像初代的秦、唐等電池包(下圖來源于網絡);當然布局上還是要考慮怎么把內部電芯的熱給導出來。
強制風冷就是加了風扇，制造一個對流的工況，空氣會以一定的流速流經電池表面，將熱量帶走到外部環境中;這里面會涉及到風道、流場的設計、風扇的選型等問題;此種方法也多見于早期的電動汽車或者儲能模組中;例如雷諾的ZOE電池模組，密封蓋上面中間的孔為進風口，另外兩個為出風口(下圖來源于網絡)。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
液冷
液冷又可分為直接接觸式與間接接觸式。直接接觸式液冷就是將電芯完全浸入到冷卻液中(例如硅油)，這種方法聽說微宏動力有過，但我沒找到具體案例，應用較少。間接接觸式是目前電池包主流的冷卻方法，指在電池與冷卻液之間隔了一個金屬板，通過這個金屬板來完成熱量交換。
往往電池包的液冷系統與整車的冷卻系統(空調冷卻)是交互的，如下圖所示：動力鋰電池通過金屬板把熱量傳遞給冷卻液(水+乙二醇)，冷卻液又將熱量通過熱交換器傳遞給整車的冷卻系統，完成了熱量的傳遞;這個過程存在兩次熱交換。(圖片來自于汽車學堂)
冷媒直冷
冷媒直冷解釋為制冷劑氣液相變冷卻，它是利用制冷劑由液態轉變為氣態時吸熱的原理;其實這個就是空調制冷的原理，如下圖：
下圖為一個典型的電池包直冷方法(圖片自于汽車學堂)，它與整車的冷卻系統蒸發器是并聯的，在電池包中會布置直冷板，其實就是一個蒸發器，內部冷媒會存在液態到氣態的轉變;然后與整車空調共用壓縮機、冷凝器部分。
通常冷媒直冷方法都是拿BMWI3來舉例：它在電池模組的底部布置了冷板(蒸發器)，用來進行模組與冷媒的熱交換，冷媒使用了R134a;整體與液冷方法布置差不多。
除此之外，還有相變材料冷卻方法，應用很少。加熱方法：
加熱膜
加熱膜一般是由電阻絲、絕緣包覆層以及引線組成(下圖來源于網絡);電阻絲一般為鎳鉻合金或鐵鉻合金;絕緣包覆層一般為聚酰亞胺(pI膜)、硅膠與環氧樹脂。
加熱膜原理為電阻通電后發熱，在電池包中可以將其貼在模組的外殼上;許多個加熱膜串聯或并聯后由電池包供電，并通過BMS控制繼電器電源開關。
pTC
這里是指將pTC直接接觸電芯或模組來加熱，類似于加熱膜方法;pTC指正溫度系數電阻，特點是其溫度升高后電阻也隨之增大，這樣反過來會限制其發熱功率，最終達到一個穩態溫度，安全性比較好;同樣地，也要高壓電池來供電;在結構上面，同時要做好絕緣與導熱;pTC方法比加熱膜要更厚。
液熱
液熱就是在液冷方法硬件的基礎上，加熱冷卻液來實現進一步加熱電芯;具體如下圖所示(圖片自于汽車學堂)，在電池包液冷系統中又并聯了一路加熱器;在加熱時，通過三通閥控制冷卻液流經加熱器來升高溫度，然后通過水泵將其循環流經電芯底部的金屬板，進而加熱電芯;其中，加熱器一般為pTC形式，發熱原理與前面的pTC相同。
除此之外，加熱方法還有熱風pTC、熱管、熱泵等，其應用相對較少。
