汽車動力熱管理的案例
電動汽車動力電池熱管理技術
電動汽車動力電池熱管理技術
一文帶你了解汽車動力電池熱管理系統的類型、管理方案以及發展趨勢（內含視頻教程）
這也就是電池熱管理系統存在的意義。
下方三張圖片是不同的電池熱管理系統展示圖例
電池熱管理風冷系統
電池熱管理液冷系統
電池熱管理直冷系統
電動汽車目前在汽車市場上非常常見，該行業正在迅速發展，現在高性能的動力電池系統成為推動電動汽車產業發展的重要因素。但是伴隨著能量密度提高和放電深度增加，電池熱管理問題逐漸凸顯。良好的熱管理方案能夠提高電池的壽命，保障電池性能，延長電動汽車的行駛里程。
動力電池熱管理方案概述
內置熱源型
內置熱源型熱管理方案是通過在電池內部集成加熱器或冷卻器，直接對電池進行加熱或冷卻。該方案能夠實現精確控制，但對電池結構改動較大，且成本較高。
外置熱源型
外置熱源型熱管理方案通過在電池箱外部設置加熱器或冷卻器，采用空氣或液體進行熱交換，再對電池進行加熱或冷卻。該方案具有成本低、安裝方便等優點，但可能會影響電池的穩定性。
自然對流式
自然對流式熱管理方案利用電池箱內的空氣自然對流進行散熱。該方案成本較低，但對環境要求較高，且可能會影響電池性能。
強制對流式
強制對流式熱管理方案通過設置風扇等設備，強制電池箱內的空氣進行對流，提高散熱效率。該方案適用于對散熱要求較高的場合，但需要考慮風扇等設備的能耗和噪音問題。
熱泵系統
熱泵系統是一種利用制冷劑在封閉系統中循環流動，實現能量轉移的高效熱管理方案。該方案具有較高的能效比，但對系統密封性和制冷劑選擇要求較高。
動力電池熱管理發展趨勢
動力電池熱管理技術的發展趨勢是向著更高效率、?更安全、?更環保的方向發展。?
隨著新能源汽車市場的快速增長，?用戶對新能源汽車的續航、?快充、?安全、?壽命等維度的要求不斷提升，?這對動力電池的性能提出了更高的要求。?
展開 熱仿真分享 | 動力電池PACK熱管理系統性能研究-STARCCM+
摘要：為延長電池使用壽命，提高電池安全性，需要對電池進行熱管理。電動汽車動力電池熱管理系統在理論分析、仿真建模、實驗驗證基礎上開展設計工作，綜合考慮了電池產熱原理、產熱模型、發熱功率后，確定了基于液體的熱管理模式。使用CFD軟件對所設計系統進行仿真和分析，并對工程樣機熱管理有效性進行了實驗驗證。
當前，整個電動汽車行業蓬勃發展。電池是電動汽車核心部件，電池的熱特性對整車性能、安全性、壽命及使用成本產生關鍵影響。
配置電池熱管理系統是改善電池組熱特性關鍵措施之一，系統熱管理功能包括：(1)在電池溫度較高時進行有效散熱，防止產生熱失控事故；(2)在電池溫度較低時進行預熱，提升電池溫度，確保低溫下的充放電性能和安全性；(3)減小電池組內的溫度差異，抑制局部熱區的形成，防止高溫電池過快衰減而降低電池組整體壽命[1]。
電池熱管理按照能量提供的來源分為被動式冷卻和主動式冷卻，其中只利用周圍環境冷卻的方式為被動式冷卻。隨著國家對電池能量密度、安全性、使用壽命以及快充要求的不斷提高，被動式的自然冷卻技術已經不能滿足電池散熱要求。當前主要的主動式熱管理形式有空氣強制對流熱管理、液體熱管理、熱管熱管理和相變材料熱管理等，而液體熱管理受到越來越多廠商的青睞[2-4]，特別是國外車企對于液體熱管理技術研究起步早，已經取得了一定成果，國內還處于研究探索階段。公眾號-新能源電池熱管理。
TeslaMotors公司的Roadster純電動汽車采用了液冷式電池熱管理系統。冷卻管道曲折布置在電池間，冷卻液在管道內部流動，傳輸電池產生的熱量。報告顯示在行駛約16萬公里后，Roadster電池組的容量仍能維持在初始容量的80%～85%，而且容量衰減只與行駛里程數明顯相關，而與環境溫度、車齡關系不明顯[1,5]。
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摘要：為延長電池使用壽命，提高電池安全性，需要對電池進行熱管理。電動汽車動力電池熱管理系統在理論分析、仿真建模、實驗驗證基礎上開展設計工作，綜合考慮了電池產熱原理、產熱模型、發熱功率后，確定了基于液體的熱管理模式。使用CFD軟件對所設計系統進行仿真和分析，并對工程樣機熱管理有效性進行了實驗驗證。
當前，整個電動汽車行業蓬勃發展。電池是電動汽車核心部件，電池的熱特性對整車性能、安全性、壽命及使用成本產生關鍵影響。
配置電池熱管理系統是改善電池組熱特性關鍵措施之一，系統熱管理功能包括：(1)在電池溫度較高時進行有效散熱，防止產生熱失控事故；(2)在電池溫度較低時進行預熱，提升電池溫度，確保低溫下的充放電性能和安全性；(3)減小電池組內的溫度差異，抑制局部熱區的形成，防止高溫電池過快衰減而降低電池組整體壽命[1]。
電池熱管理按照能量提供的來源分為被動式冷卻和主動式冷卻，其中只利用周圍環境冷卻的方式為被動式冷卻。隨著國家對電池能量密度、安全性、使用壽命以及快充要求的不斷提高，被動式的自然冷卻技術已經不能滿足電池散熱要求。當前主要的主動式熱管理形式有空氣強制對流熱管理、液體熱管理、熱管熱管理和相變材料熱管理等，而液體熱管理受到越來越多廠商的青睞[2-4]，特別是國外車企對于液體熱管理技術研究起步早，已經取得了一定成果，國內還處于研究探索階段。公眾號-新能源電池熱管理。
TeslaMotors公司的Roadster純電動汽車采用了液冷式電池熱管理系統。冷卻管道曲折布置在電池間，冷卻液在管道內部流動，傳輸電池產生的熱量。報告顯示在行駛約16萬公里后，Roadster電池組的容量仍能維持在初始容量的80%～85%，而且容量衰減只與行駛里程數明顯相關，而與環境溫度、車齡關系不明顯[1,5]。
展開 
混合動力汽車熱管理仿真軟件kuli
對于電池系統熱管理的分析，在求解過程中需要了解幾個參數：電池的soc，ocv 內阻，電池單體的材料屬性（比熱容，導熱系數，密度，溫度系數），有了這些參數，結合電池系統的熱管理方式，就可以做一個快速有效的分析，關于內部的一些元器件（散熱器，水泵，cf模塊，管道，空調系統，電池單體，模組等）名稱及設置方法，具體見help文檔。
Modeling modules and battery packages this way allows quick and easy “black box” assessments, but does not allow the evaluation of individual cell temperatures. If this is required, model each cell individually. KULI 9.1 will contain dedicated “Battery Module” and “Battery Pack” components, which will further facilitate this process.
混合動力汽車熱管理模式搭建和分析結果
下例就是nrel結合空調系統的一個原理圖，結合空調特性和控制策略，開啟和關閉空調，系統可以給出不同的響應，完成不同工況的分析。
完整的模型搭建如下：
To validate the KULI model, the cell temperatures for a defined charging and discharging cycle, which is run several times, are compared with CFD results.
展開 汽車熱管理系統構成和介紹
汽車熱管理系統是汽車上用于調節座艙環境和零部件工作環境的零部件的總稱。熱管理系統的作用主要是通過溫度控制實現燃油經濟性、安全性和舒適性。
燃油車、混合動力汽車、新能源汽車的熱管理系統的技術方案區別明顯，了解這些區別以及分析這些方案之間的關系，發展演變，才能準確預判熱管理系統及零部件未來的市場規模和關鍵技術。
1.1 燃油車熱管理系統構成 燃油車的熱管理系統主要由發動機冷卻子系統、變速箱冷卻子系統、進排氣熱管理系統和空調子系統組成。發動機冷卻子系統一般由散熱器、冷卻風扇、節溫器、水泵、膨脹水箱（或儲液罐）、冷卻液管路、氣缸體和氣缸蓋中的水套及其他附屬裝置等組成。發動機冷卻子系統依靠冷卻液在大、小循環中的流動實現發動機的冷卻和預熱。
變速箱冷卻子系統主要由油冷器、管道和閥體組成。變速箱冷卻主要借助油冷器吸收潤滑油的熱量并與環境空氣或散熱器冷卻劑進行熱交換。
燃油車空調子系統由壓縮機、冷凝器、蒸發器、膨脹閥、貯液干燥器、管道、冷凝風扇、真空電磁閥、怠速器和控制系統等組成。空調系統通過冷媒實現制冷、利用發動機熱量實現供暖功能。
1.2 混合動力汽車熱管理系統構成 混合動力汽車的熱管理系統主要由發動機和電機電控冷卻子系統、變速箱冷卻子系統、電池冷卻子系統和空調子系統組成。混合動力汽車的動力電池容量較小，發熱量不大，因此混合動力汽車的電池冷卻方式多采用風冷方式，風冷系統主要由冷卻風道、風機、電阻絲組成。
混合動力汽車的主要熱管理需求來自發動機、電機和電機控制器，這些零部件的冷卻主要采用液冷方案，根據搭載車型的結構組成一個或多個冷卻回路。
1.3 新能源車熱管理系統構成 新能源車的熱管理系統主要由電機電控冷卻系統、電池冷卻系統和空調系統組成。新能源汽車的電機電控冷卻子系統主要采用液冷方式。
展開 新能源汽車動力電池熱管理熱流體仿真案列分析
圖13低溫加熱電芯溫度變化云圖（動圖）
圖14 低溫加熱電芯溫度變化曲線
以上是筆者關于新能源汽車動力電池液冷系統熱流體仿真分析，希望對大家有所幫助，如有不當，歡迎批評指正。為了幫助大家更好的掌握ANSY-SCDM和STAR-CCM+在動力電池熱仿真應用，自2019年10月10日起，我將在平臺發布《新能源汽車PACK熱流場分析進階16講》。
當前我已經更新到第15期，感興趣的朋友可以關注和訂閱，微信：fxy331386375一起交流學習和進步本人提供資料模型和學習答疑，希望對學習型工程師有所幫助吧！學習鏈接https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14059
展開 動力電池熱管理仿真分析教程
自2019年10月10日起，我將在平臺發布《新能源汽車PACK熱流場分析進階16講》。
當前我已經更新到第15期，感興趣的朋友可以關注和訂閱，微信：fxy331386375或加動力電池交流群：701157725
一起交流學習和進步本人提供資料模型和學習答疑，希望對學習型工程師有所幫助吧！學習鏈接https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14059
一、為什么要做汽車熱流場仿真分析
動力電池是電動汽車的能量來源，在充放電過程中電池本身會產生一定熱量，從而導致溫度上升，而溫度升高會影響電池的很多特性參數，如內阻、電壓、SOC、可用容量、充放電效率和電池壽命。高溫將大大降低電池的日歷壽命，從而影響到整車的性能和使用壽命。溫度過低也會使得動力電池容量下降，充電時間過長，從而影響電動車的性能。
鋰電池Pack設計中往往會借助熱流體仿真分析來輔助工程師完成pack熱管理系統設計，
借助熱流體仿真分析工具，大部分的Pack熱管理設計工作和部分測試工作都可以在電腦上完成。大量的設計、制造、測試工作可以被省略，Pack設計的成本也會大幅度下降。
本課程案例：基于目前市場上主流的動力電池的熱管理設計都是采用液冷設計，本案列以采用液冷的方式對新能動力電池進行液冷或液熱，以ANSYS-SCDM軟件做為電池包PACK建模的前處理器，以STAR-CCM+軟件作為液冷系統流場仿真和PACK熱場仿真的求解器，建立了液冷系統流場仿真和PACK熱場仿真分析模型，最終實現了動力電池在低溫停車加熱工況，常溫行車、高溫行車工況PACK內部電池溫度變化情況，提出合理的對仿真結果評估的方法
本課程不僅僅是關于動力仿真流程學習課程，同時也是對新能源汽車動力電池熱管理技術設計經驗分享課程。
展開 電動汽車動力電池熱管理技術解析
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純電動汽車動力電池低溫充電熱管理試驗研究
3 結束語
通過對整車低溫環境下電池加熱系統的優化，測試結果表明:優化后的熱管理系統改動小，成本低，大大提升了動力電池在低溫環境下的充放電性能、使用壽命及安全性能。
動力電池熱管理：如何守護電動汽車心臟的冷暖
電動汽車自燃的新聞，很大一部分原因就是動力電池溫度過熱，燒起來了。在工程上，一般認為動力電池的工作溫度最好在40℃以內。那么如何保持這個溫度呢？
汽車電機的工作需要三四百伏的高電壓，動力電池是由很多鋰離子電芯，通過串聯和并聯的方式來提高電壓和容量。比如用100個3.7伏的鋰電池電芯串聯，就能得到370伏的電池。不同品牌不同類型的電動汽車，電池組成方式可能不一樣，有的電芯是片狀的，有的是圓柱形的。
例如下圖的電池就是由很多個圓柱電池組成的，組裝后成為一個電池包整體裝到車上。串聯加并聯，一輛車的電池包可能包含上千個電芯，很壯觀。
這些電芯放電工作時都是發熱源，如果控制不好就會導致電池包溫度過高，燃燒起來。所以及時將這些熱量散出去，就極其重要。
散熱方式有的是通過風冷，用風扇對著電池包吹，優點是散熱結構相對簡單，缺點是從前往后的散熱效果會越來越差。
空氣剛進入電池包時，溫度比較低，散熱效果好。但是空氣邊流動邊吸熱，溫度慢慢就升高了，流到后面已經是熱空氣了，散熱效果肯定會下降。
另一種方式是通過液冷散熱，費用比風冷高，但液體的熱容和換熱能力比空氣厲害多了。用了液冷，有的要在風扇的基礎上再加個泵，抽著冷卻液循環轉起來。有的可能還會加壓縮機和換熱器，例如家用空調。不同品牌和類型的電動汽車，電池包散熱結構可能都會有些不同，有自己的設計和巧思在里邊。
本案例仿真模擬的電池包，它的散熱方式是：這8個塊是電池，底部板是導熱板，左邊的長方形是散熱翅片簡化后的多孔介質。電池上面和側面部分都是絕熱的，下面與導熱板相連，熱量先傳給導熱板，然后導熱板再傳給前面的翅片。在電池和翅片中間有風扇，對著翅片向左吹，就將熱量散了出去。
展開 
汽車鋰電池熱失控與熱管理全新解決方案及新能源電控系統優化方案介紹【8月8日直播】
本場講師：李晶
海克斯康CFD仿真專家
日本大阪大學工程熱物理博士
具有20年以上的流體仿真工程經驗，廣泛了解國內外客戶對CFD仿真需求以及發展現狀，針對客戶的需求能提供有效、合理、針對性的流體解決方案，為客戶解決實際應用問題。
技術鄰簡介:
技術鄰專注于工科技術社區，從最早的CAE技術社區（中國CAE聯盟）發展而來，在CAE領域有20年的教學和咨詢服務經驗。
仿真服務， 掃碼添加技術鄰客服 詳細咨詢~
如您對本場直播感興趣，有任何問題，可隨時聯系技術鄰客服，為您解答~
（??掃描二維碼回復【J808】詳細咨詢??）
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展開 新能源汽車動力電池熱管理技術剖析
該成果解決了電動汽車行業存在的高能量密度電池成組單體之間難以保持均溫性的技術難題，其技術指標優于特斯拉（電池單體間的溫差≤±2℃），且成本優勢巨大，處于電動汽車行業內領先水平。
電動汽車電池包微槽群熱管理系統
電動汽車電池系統熱管理技術發展方向
從國家對電動汽車扶持方向來看，電動汽車電池包熱管理系統必然朝著輕量化，高比能和高均溫性方面發展。科技部“十三五”規劃中也提出開展基于整車一體化的電池系統的機-電-熱設計，開發先進可靠的電池管理系統和緊湊、高效的熱管理系統，到2020年，應使單體電池之間的最大溫差≤2℃，電池系統的比能量≥210Wh/kg。
另一方面，十三五末，我國電動汽車保有量將達500萬輛，隨之產生大量廢舊動力電池，這為動力電池的拆解回收帶來大量工作。因此，在設計電動汽車電池包熱管理系統時，就應當考慮到電池包易拆解，無附加污染，實現電池包熱管理系統的綠色設計。
重大福利：關注本人公眾號：新能源汽車熱管理仿真技術，回復1，免費提供starccm+基礎教程和意外驚喜。
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展開 某PHEV汽車電機冷卻系統熱管理策略優化
針對某插電式混合動力汽車 （PHEV）設計了一套熱管理系統，來保證其動力系統、電池系統、空調系統在各工況下安全可靠地運行.通過虛擬仿真分析技術，對動力系統中的電機冷卻系統在典型工況進行仿真分析，評估了電機冷卻系統設計的可行性.另外，考慮到熱管理系統的能耗，對電機冷卻系統中電動水泵及其控制策略進行優化.計算結果顯示，優化后春秋季、夏季環境的城市循環工況，電動水泵能耗分別降低了54%和85%，能耗降低明顯.
近年來，環境和能源問題在中國經濟的快速發展中的挑戰越來越大，汽車產業作為擁有廣泛上下游供應鏈的產業，在國民經濟中占有很大的比例.在政策層面，排放和燃油消耗法規也愈加嚴格，在這一背景下，開發節能環保的汽車是一個趨勢.同時，中央政府及各地方政府頒布了一系列政策法規來推動新能源汽車的開發和市場化進程.
在眾多新能源汽車中，插電式混合動力汽車由于其兼具節能和充電優勢，在市場上頗受歡迎.然而，由于插電式混合動力汽車存在兩種以上的動力源和多種工作模式，且它們之間又存在復雜的耦合模式，其開發難度及成本也相對較大.
為了實現整車在不同動力模式及工況下的工作，需要對發動機、發電機動力系統及其附件進行精確控制，這便是整車控制工作的目的所在.整車熱管理控制是插電式混合動力汽車整車控制功能中很重要的模塊，使動力系統的零部件工作在合理的溫度范圍，同時盡可能降低熱管理系統的能耗.對整車熱管理系統的設計、系統中零部件選型，以及電子水泵、電子風扇、電動壓縮機、膨脹閥、電磁閥等的控制邏輯設定標定，是整車熱管理的重要工作內容.
展開 中汽研-基于專利分析的新能源汽車動力電池熱管理技術發展現狀分析
文章來源：中國汽車技術研究中心有限公司
1引言
隨著新能源汽車普及應用，動力電池管理系統成為電池系統的核心、守護電池安全的關鍵，企業對電池管理的研發熱度不斷升溫。動力電池管理功能可分為電管理、狀態管理和熱管理。電管理使動力電池發揮優異的輸出性能，同時不會發生過充和過放，電池單體之間容量均衡。電池狀態管理功能是電管理的基礎，準確估計電池荷電狀態、健康狀態、功率狀態等參數，為電池電管理提供依據；電池熱管理能夠保證電池工作在適合的溫度范圍內，低溫下電池輸出特性不發生衰減，也能夠避免低溫出現枝晶導致的內短路和高溫電池過熱導致的熱失控，維護了動力電池安全。
2電池管理核心技術專利申請趨勢分析
本文使用的專利檢索數據庫為中國汽車技術研究中心有限公司自主研發的全球汽車專利數據庫，收錄了全球104個國家1.3億余條汽車及相關領域的專利。專利選取范圍以申請日為入口，自2001年1月1日起，截至2020年12月31日。
對電池管理系統的電管理、熱管理和電池狀態管理這3項核心技術進行專利申請趨勢分析，如圖1所示。電池電管理包括電池充放電技術、均衡技術和電池保護等，電池狀態管理包括電池參數測量、荷電狀態估計、健康狀態估計、功率狀態估計等。電池狀態管理和電管理領域的專利申請量從2001年開始保持快速增長態勢，直至2013年增速放緩，同時電池狀態管理的申請量逐漸超過電池電管理。
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