一文详解汽车动力电池热管理系统：类型、方案与发展趋势
一文详解汽车动力电池热管理系统：类型、方案与发展趋势
动力电池是新能源汽车的核心部件，其性能直接影响汽车的续航里程、安全性和使用寿命。为了确保电池在各种工况下都能保持最佳工作状态，电池热管理系统应运而生。本文将为您详细介绍汽车动力电池热管理系统的类型、管理方案以及发展趋势。
什么是动力电池？
动力电池即为工具提供动力来源的电源，多指为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车提供动力的蓄电池。动力电池是新能源汽车的核心部件，也是未来能源转型的重要方向。
动力电池对电流要求较高，容量相对较大，同时要求重量越轻越好。动力电池的工作原理基于高能量和高功率、高能量密度等特点，能够通过放电给设备、器械、模型、车辆等驱动。根据使用对象的不同，电池的容量可能达不到单位AH的级别，但泛指能够通过放电给设备、器械、模型、车辆等驱动的锂离子电池。
动力电池的类型包括但不限于锂离子电池、镍氢电池、铅酸蓄电池以及磷酸铁锂蓄电池等。动力电池的特点包括高能量和高功率、高能量密度、超长寿命、使用安全等，同时还具有宽泛的工作温度范围（-30 ~ 65℃），要求使用寿命长达5-10年，并且安全可靠。
动力电池的组成通常包括动力电池箱、电池模块、冷却系统、电池管理系统以及辅助元器件。根据不同的应用场景，动力电池可以进一步细分为磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、钛酸锂电池、三元锂电池等体系，其中电池的续航能力是评价电动汽车的重要指标之一。
电池工作温度的影响
大家应该都知道动力电池的工作温度会对电池性能产生很大的影响。但是会产生什么具体的影响呢？
让我们先看一下下方两个曲线图：
左图的横坐标是电池循环充放电次数，纵坐标是电池可用容量。可以看出，随着电池的充放电次数的增加，电池的可用容量是减少的，但是温度越高，电池的可用容量衰减越快。
右图的横坐标是电池工作温度，纵坐标是电池放电功率，可以看出从-40℃到0℃的温度区间内电池的放电功率急速上升，0℃到40℃电池的放电功率趋于平稳。而超过45℃时，电池包的放电功率会有一个极速下降。
由此可见，电池的工作需要一个适宜的温度。这也就是电池热管理系统存在的意义。
下方三张图片是不同的电池热管理系统展示图例：
电动汽车目前在汽车市场上非常常见，该行业正在迅速发展，现在高性能的动力电池系统成为推动电动汽车产业发展的重要因素。但是伴随着能量密度提高和放电深度增加，电池热管理问题逐渐凸显。良好的热管理方案能够提高电池的寿命，保障电池性能，延长电动汽车的行驶里程。
动力电池热管理方案概述
内置热源型
内置热源型热管理方案是通过在电池内部集成加热器或冷却器，直接对电池进行加热或冷却。该方案能够实现精确控制，但对电池结构改动较大，且成本较高。外置热源型
外置热源型热管理方案通过在电池箱外部设置加热器或冷却器，采用空气或液体进行热交换，再对电池进行加热或冷却。该方案具有成本低、安装方便等优点，但可能会影响电池的稳定性。自然对流式
自然对流式热管理方案利用电池箱内的空气自然对流进行散热。该方案成本较低，但对环境要求较高，且可能会影响电池性能。强制对流式
强制对流式热管理方案通过设置风扇等设备，强制电池箱内的空气进行对流，提高散热效率。该方案适用于对散热要求较高的场合，但需要考虑风扇等设备的能耗和噪音问题。热泵系统
热泵系统是一种利用制冷剂在封闭系统中循环流动，实现能量转移的高效热管理方案。该方案具有较高的能效比，但对系统密封性和制冷剂选择要求较高。
动力电池热管理发展趋势
动力电池热管理技术的发展趋势是向着更高效率、更安全、更环保的方向发展。
随着新能源汽车市场的快速增长，用户对新能源汽车的续航、快充、安全、寿命等维度的要求不断提升，这对动力电池的性能提出了更高的要求。汽车电池热管理系统（BMS）作为保障电池性能和安全的关键技术，其重要性日益凸显。BMS的主要目的是调节电池单元的温度，以延长电池寿命，并在有利的气候条件下操作电池组，提供必要的通风。
大圆柱电池因其安全、经济、能量密度高、功率大、支持快充和长寿命等优势，被认为是性能全面的“六边形战士”。然而，更大的电芯容量也对锂电池的倍率性能和快充效率提出了挑战，同时增加了电池内阻和发热，对电池热管理系统提出了更高的要求。这表明，随着电池技术的升级，热管理系统的优化成为破解新能源车续航“焦虑”的关键。
此外，环保材料的使用和高能量密度电池的应用也是动力电池热管理技术发展的重要趋势。采用更环保的材料减少对环境的负面影响，符合全球可持续发展的趋势。这些发展趋势共同推动了动力电池热管理技术的进步，以满足新能源汽车市场的不断增长和用户需求的提升。
综上所述，动力电池热管理系统对于汽车电池而言，对于整个汽车而言，都是非常重要的一环。