新能源客车动力电池热管理系统设计

新能源客车动力电池热管理系统设计

彭江

中兴智能汽车有限公司（邮编：519040）

摘要：随着时代以及汽车制造行业的快速进步，国内外的新能源客车也在不断进步，以应对日益严峻化的能源环境问题，新能源客车动力电池热管理设计也与之前的传统客车有了很大区别，不仅仅局限在能源的不同，还体现在电池包的散热等方面。为了提高客车的燃料效率，减少温室气体的排放，提高客车安全性能，电池制造行业针对客车动力电池热管理系统进行了改进创新，以达到节能减排、安全高效的目的需求。本文将围绕新能源客车所采用的动力电池热管理系统的设计进行分析探究，若有不妥之处，望各位专业人士批评指正。

关键词：新能源客车；动力电池；热管理系统；

引言：在当今时代，随着我国的经济进入高质量的发展新阶段，我国客运行业也必然将会进入一个新的发展阶段，以满足人们日益增长的出行和交通安全的需求。在这个背景下，不少地区也正在规划扩充客车的产能，尤其是在将可客运车转向新能源方面，如果客运车的产能可以得到充分的释放，那么新能源客车的动力电池热管理系统的设计也必然进入一个新的阶段。传统的电池热管理设计在客车高速行驶、散热条件有限的情况下，热量会迅速大量堆积，电池热容量处于临界的状态，就会发生自燃、爆炸等重大安全事故，严重危害道路行驶的安全，因此采用新的热管理系统的设计势在必行。

一、新能源客车发展历程

新能源汽车泛指主要驱动力不是依靠传统的石油内燃机的车型种类，它最大的特点就是采用了电机为客车行驶提供动力，以电池取代传统的石油内燃机，电池的充电方式可以是太阳能、化学能等。新能源电动客车最早的雏形诞生在19世纪中期，经历两代人的接力完成，造就世界上第一辆电动车。我国的新能源客车发展的历史比较短，起点比较晚，一直到20世纪六十年代，石油危机的出现使人们渐渐将目光转移到新能源电动客车的研制上，在这之前，内燃机的出现和发展，以及燃油车相比于电动车所具有的燃料携带方便、行驶里程较远、动力充足等的优点，使得纯电动车的发展遇到了发展的阻碍，渐渐退出人们的视野。石油危机的出现使得人们意识到化学能源的有限性以及环境污染的危害，内燃机的废气排放和耗费的能源使得人们重新审视内燃机和电动车，电动车的发展获得了短暂的“春天”。之所以称为短暂的春天的原因是电动汽车的发展可谓是一波三折，到了20世纪90年代，电池技术的滞后使得电动车的发展陷入了瓶颈期，没有突破性的进展，这个瓶颈期一直持续到21世纪的初期，电池技术的突破，世界各个国家都开始了大规模应用新能源客车的发展势态。

在中国，新能源汽车研发比较厉害的还是比亚迪，虽然由于传统能源的枯竭等原因，新能源汽车会是大趋势，但是想要在普通大众中普及，还是很难的。虽然新能源汽车发展历史也不短，但技术难题以及国情问题使得哪怕是注重环保的高端人士也没有几个选择新能源汽车，混动汽车也许还行，纯电的电动汽车实在是太少了。

二、电池热管理系统的相关概述

1、电池热管理系统的简介

电池的习性与我们人很相似，它既受不了太热，也不喜欢太冷，最适宜的工作温度在10-30摄氏度之间。而汽车的工作环境非常宽广，在各个地区各个环境条件下，都有汽车行驶的身影，在极寒地区，零下20-50°C都很常见，那如何解决这个问题？正如人类在天气炎热的时候，需要空调等制冷设施，按照相同的原理，人们也就给新能源客车的电池配个“空调”，以实现热管理的重要功能：散热、加热等。热管理系统是一个通称，包括众多门类，比如传统的燃油机上的发动机冷却系统（也就是俗称的水箱），还有就是车载空调等。不同的热管理门类针对不同的负责领域，比如水箱是为了给发动机降温，车载空调就是控制车上所载人员所处的空间温度，那么以此类推，新能源客车电池热管理系统就是针对电车的动力电池。电池热管理系统的工作机制类似于家用的空调，有感应装置来负责监控电池的温度，当新能源客车的电池的温度超过设置的温度区间时，就会触发导热介质实现温度的控制，保障电池和电车的安全性。目前新能源客车常用的导热介质主要有空气、液体、相变材料等，基于电池的综合性能例如效率、成本、技术等的考虑，主流的导热介质是液体，

2、功能

上文提到热管理的重要功能：散热、加热等，以控制新能源客车内部温度在一个适宜电池发挥动力的区间内。与传统的内燃机相比，电力驱动具有许多难以比拟的优势。电能容易传输和转化为其他能源形势，特别是可以作为现代电子和电气工业的最优能源，为人类提供自动化服务。热能、化学能、机械能、光能不易传输和存储，同时他们之间的转换有时也需要电能作为媒介。除非新的技术出现，让其他能源更好的存储和传输，否则电能的地位不可动摇，有人称之为终极能源。此外，电动机在制动期间回收驱动能量，这进一步提高了整体效率。此外，它们的易损件数量少，因此维护成本低。与内燃机相比，电动机有一个缺点。由于缺乏余热，电动汽车依赖于通过电加热系统进行热量管理。例如，为了让冬天的旅途更加舒适。油箱是给内燃机的，高压电池是给电动车的，容量决定了车辆的续航里程。由于加热过程的能量来自该电池，加热会影响车辆的行驶里程。这也决定了需要对电动汽车进行有效的热管理，协调工作以满足车辆散热和温度控制的要求。

三、解决措施

1、采取箱体隔热的设计要求，保护电池

箱体隔热是近几年新生的电池热管理系统的设计方案，他是一种隔离方案，可以简单地理解为在新能源客车电池外面包裹上防热、抗冷保护层，阻断内外的温度传播。这样在极寒冷的条件下，箱体隔热可以保证电池外部寒冷空气的进入和电池内部的热量流失。在外面温度较高时，则表现出隔热的功能。在车辆出现故障甚至是内燃、爆炸时，也可以很好的保护电池免于外界的伤害。基于此，这就要求箱体隔热所使用的材料要足够耐高温、耐严寒、防火。这属于被动的防火解决措完全是依靠所采用的材料的特性来硬性抗热、防寒。

2、设置泄爆出口，排除高温气体

六成新能源车着火事故是电池本身热失控引起的，三成是充电事故，只有3.6%左右是因为行驶事故中的撞击。从这个着眼点出发，我们可以设置泄爆口，当新能源客车行驶产生大量高温气体时，使得电池箱体内部压急剧增加时，电池上的防爆排泄路径就可以发挥作用，一般世界各国的新能源客车制造商的泄爆口都设置在电池系统的前后端，以避免急速派出的高温气体直接损害机身。

结语：汽车制造业是我国生产能贡献比较大的产业，而新能源客车所使用的电池在客车运行中的重要性占有很大比重，是客车动力供应和散热设施。为了减轻新能源客车的重量，增加其散热效率，使其更耐高速运行，延长其使用寿命，推动其向安全、环保、低成本方向发展，我们不断探索更加安全高效的电池热管理系统的设计，更兼顾低排放，低成本，高安全性，耐腐蚀性，以最低的成本获取最佳的结果。

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