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动力蓄电池系统热管理设计及分析规范

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目录

前言II

1范围1

2动力蓄电池热管理系统结构功能分析1

3冷却系统的基本构成与功能1

4加热系统的基本构成与功能2

5保温系统的基本构成与功能3

6动力电池热管理系统总体设计目标与流程3

I

II

动力蓄电池系统热管理设计及分析规范

1范围

本标准规定汽车研究院（以下简称研究院）研发的KW车型使用的动力蓄电池热管理系统

结构功能分析要求及冷却系统、加热系统、保温系统的基本构成与功能等要求及动力电池热管理系统总

体设计目标与流程。

本标准适用于研究院研发的KW车型使用的动力蓄电池热管理系统热管理及分析。

2动力蓄电池热管理系统结构功能分析

由于动力电池系统所处环境及锂离子动力电池的温度特性直接影响其正常运行、循环寿命、充电性

能、输出功率、可用能量、安全性和可靠性，因此为使电池系统达到最佳的性能和寿命，需要引入动力

电池热管理系统（BatteryThermalManagementSystem,BTMS）对动力电池进行低温加热、高温散热

以及保温管理，限制电池的温升，从而实现电池组温度均匀化，保证电池在适宜温度范围内工作，降低

电池性能衰减速度并消除相关的潜在安全风险。

热管理系统的主要功能包括：

a)对电池温度的准确测量和监控，保持电池的温度均衡；

b)电池模组温度超过限值时，能有效散热和降温；

c)低温条件下快速加热，使得电池系统处于能正常运行的温度范围；

d)保证电池组温度场的均匀分布，降低单体电池之间的温度差异。

动力电池热管理系统是对电池系统内部热环境进行控制、调节和利用，使动力电池工作在一个最佳

的环境，充分发挥电池的性能。同时提供一个能量平衡的环境，实现整车能量的综合利用。具体而言，

热管理系统就是在电池系统中温度过高时，对系统进行降温；在温度过低时，对系统进行升温；在特殊

情况下，譬如停车等待过程中，要对系统进行保温。根据热管理系统的不同应用场合和功能，分为冷却

系统、加热系统和保温系统。

3冷却系统的基本构成与功能

冷却系统是动力电池热管理系统中最重要的组成部分。受制于目前技术瓶颈的限制，动力电池工作

的温度环境要满足特定的要求。锂电池的一般环境温度为-20℃～60℃。电池在充放电过程中会不断

地产生热量，电池系统内部温度很容易超过这一范围，因此一般的电池系统都需要引入冷却系统。

根据冷却介质的不同，冷却系统通常可分为自然冷却、强制风冷、液冷三种冷却方式。这三种冷却

方式的冷却效率依次增强。其中自然冷却、强制风冷和液冷是利用冷却工质流过热功耗表面时发生的对

流换热将热量带走，过程中冷却工质没有发生相变。三种冷却效率对比如表1所示，冷却效率主要是通

过对流换热系数来表征，一般情况下根据整车使用环境、整车工况和电芯特性确定系统需要的对流换热

系数，然后综合质量、空间、成本等因素确定冷却方式。

1

表1三种冷却方式的冷却效率对比

22

冷却方式冷却原理对流换热系数[W/(m.K)]表面热流密度(W/cm)（与环境温差10℃）

自然冷却空气自然对流5～250.005～0.025

强制风冷空气强制对流25～1000.025～0.15

液冷液体强制对流500～150000.5～15

冷却方式选择流程如图1所示。