冷却 加热 保温缺一不可 动力电池的“冰与火之歌”

　　随着电动汽车的普及，其环境温度要求越来越高，虽然动力电池一般在20-30度的范围内工作最佳，但其面临的环境往往是-30度到70度甚至更加严苛。这个时候，电池的热管理系统就发挥了关键作用，它是保证动力电池使用性能，安全性以及寿命的关键技术之一。

　　动力电池热管理主要分为三个内容：
　　在电池温度较高时进行冷却，防止电池热失控；
　　在电池温度较低时进行加热，确保电池低温下的充电性能和安全性；
　　对电池系统进行保温，提高电池热管理效率，减少热管理能耗。

　　也就是既要经得起火炼，又要耐得住严寒，动力电池需要上演“冰与火之歌”。

　　冷却
　　电池温度过高，会造成电池循环寿命降低，同时电池在充放电过程中也会发热，存在失火等风险。此外，电芯之间的温差也会使电池一致性降低。因此，电池冷却系统对于保证电池寿命，安全性和一致性至关重要。
　　按照冷却方式划分，可以将冷却系统分为被动冷却系统，即直接将电池热量排出车体；主动冷却系统，即通常具有一个内循环系统，根据电池内部温度进行主动调节。
根据传热介质不同，冷却系统还可以分为：自然冷却，强制风冷，液冷和制冷剂直冷。

　　目前业界大部分采用的是液冷/主动冷却系统。下图为特斯拉Model S液冷系统：

　　加热
　　动力电池（锂离子电池）在低温下充电时，锂离子容易在负极片上形成锂结晶（析锂），锂结晶沉积会刺穿隔膜造成电池内短路。为了避免这样的风险出现，需要对动力电池低温下进行加热。

　　目前常见的加热方法有：电加热膜加热，PTC加热和液热。以后文章我们会专门讨论，这里不详说。

　　保温
　　很容易理解，电池在低温时需要加热，在高温时需要冷却，那么高效的保温系统是不可或缺的。
　　电池保温设计主要针对的是保温材料的选择以及对模组/箱体的隔热设计。这里不再具体展开。

　　最后，需要指出的是，仿真分析在动力电池热管理中发挥着重要的作用。仿真分析能够减少开发周期，降低开发成本，为实物设计提供参考。目前动力电池热管理仿真已经比较成熟，可对电芯产热，温升，以及电池热场流场，相变等进行很好的预测。下图为一例子。