電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)（Battery Management System， 簡稱：BMS）的主要任務(wù)是保證電池組工作在安全區(qū)間內(nèi)，提供車輛控制所需的必需信息，在出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)響應(yīng)處理，并根據(jù)環(huán)境溫度、電池狀態(tài)及車輛需求等決定電池的充放電功率等。

目前而言，電動(dòng)汽車BMS系統(tǒng)的主要功能有電池參數(shù)監(jiān)測、電池狀態(tài)估計(jì)、在線故障診斷、充電控制、自動(dòng)均衡、熱管理等。而今天小編主要從熱管理系統(tǒng)（Battery Thermal Management System， BTMS）方面為大家詳細(xì)解析。

熱管理系統(tǒng)的重要性

電池的熱相關(guān)問題是決定其使用性能、安全性、壽命及使用成本的關(guān)鍵因素。電池組熱管理系統(tǒng)主要由導(dǎo)熱介質(zhì)、測控單元以及溫控設(shè)備構(gòu)成。導(dǎo)熱介質(zhì)與電池組相接觸后通過介質(zhì)的流動(dòng)將電池系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的熱量散至外界環(huán)境中，導(dǎo)熱介質(zhì)主要有空氣、液體與相變材料這三大類。測控單元?jiǎng)t是通過測量電池系統(tǒng)以及電池模組甚至單體不同位置上的實(shí)時(shí)溫度來控制溫控設(shè)備進(jìn)行對應(yīng)的熱處理。常見的溫控設(shè)備有風(fēng)扇與泵機(jī)等。

（新能源電動(dòng)汽車電池結(jié)構(gòu)）

電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的作用

車輛在不同的行駛狀況下，電池系統(tǒng)由于其自身有一定的內(nèi)阻, 在輸出功率、電能的同時(shí)產(chǎn)生一定的熱量，使電池溫度升高，當(dāng)電池溫度超出其正常工作溫度區(qū)間時(shí)會(huì)影響電池的壽命。目前國內(nèi)的熱管理研究較多在防止過熱上，更準(zhǔn)確地說是集中在電池系統(tǒng)和模組級別上，在電芯層面上的隔熱并沒有過多關(guān)注。

目前國內(nèi)很多企業(yè)在電芯層面上，無論是軟包還是方形都沒有進(jìn)行相應(yīng)的隔熱處理。比如軟包電芯，基本是直接堆疊后靠金屬外殼固定一起，且不論電芯之間熱量的積累，光軟包充放電時(shí)的臌脹效應(yīng)就有可能導(dǎo)致電芯出現(xiàn)破損可能。方形之間靠結(jié)構(gòu)膠直接粘接，并且還在沒有采用任何冷卻處理的環(huán)境下，完全靠自然冷卻不能保證熱量及時(shí)擴(kuò)散。

在國外以及國內(nèi)若干采用軟包的企業(yè)得到大規(guī)模應(yīng)用的隔熱阻燃材料，一方面能夠吸收電池鼓脹應(yīng)力起到緩沖作用，另一方面能夠起到隔熱作用，在電芯出現(xiàn)熱失控的情況下抑制熱擴(kuò)散，延緩事故發(fā)生。在方形電芯之間的隔熱處理，已經(jīng)有企業(yè)在采用氣凝膠，安全性相當(dāng)高，但存在一個(gè)很實(shí)現(xiàn)的成本問題。

當(dāng)溫度降低到零度以下時(shí)，電池系統(tǒng)的充放電功能會(huì)由于電池性能的降低變得十分困難, 無論是放電的倍率還是放電的容量都會(huì)大幅度地降低。因此在寒冷地區(qū)，研究電動(dòng)汽車如何才能更高效地使用變得十分迫切。針對上述情況，一般從兩個(gè)方面出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)，分別是電芯加熱和箱體保溫方案。

（電池模型熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）

電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)之加熱方案 

科學(xué)的研究顯示：電動(dòng)汽車所用的鋰電池的最佳放電溫度在于30°C到35°C之間。環(huán)境溫度降低，蓄電池內(nèi)阻增大。這導(dǎo)致電池的放電電流減小，有效可用容量也變小。在環(huán)境溫度低于零下10度時(shí)對電池進(jìn)行充電，甚至?xí)蟠鬁p少電池的壽命。因此，對鋰電池啟動(dòng)前進(jìn)行預(yù)熱，已經(jīng)成為高端電動(dòng)汽車行業(yè)的普遍做法。

一般而言，加熱系統(tǒng)是為了滿足在低溫環(huán)境下能夠使電池能正常使用。加熱系統(tǒng)主要由加熱元件和電路組成，其中加熱元件是最重要的部分。常見的加熱元件有可變電阻加熱元件和恒定電阻加熱元件，前者通常稱為PTC，后者則是通常由金屬加熱絲組成的加熱膜，譬如磐巖新能源生產(chǎn)的硅膠加熱膜、撓性電加熱膜等。

除了常用的PTC加熱片和金屬絲加熱膜，石墨烯加熱膜也開始進(jìn)入人們的視野，這三種材料的比較如下表所示。一般根據(jù)電池系統(tǒng)在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)時(shí)的結(jié)構(gòu)、工藝以及成本進(jìn)行加熱方案的選擇。

（各種加熱方式方式對比）

電池模組箱體隔熱 

箱體隔熱的意義在于

1、保持系統(tǒng)內(nèi)部溫度，有利于低溫充放電，延長使用壽命；

2、保持系統(tǒng)內(nèi)部溫度，降低高溫路面熱輻射對系統(tǒng)內(nèi)部溫度的影響；

3、外部出現(xiàn)火燒或者高溫時(shí)時(shí)，保持電池包內(nèi)正常溫度，延緩電池?zé)崾Э?，提高安全性?/p>

從目前電池系統(tǒng)的發(fā)展趨勢來看，采用液冷系統(tǒng)越來越多，因此箱體隔熱設(shè)計(jì)越發(fā)重要。

（HPT-10隔熱泡棉在電池箱體中的應(yīng)用）

（HPT-10隔熱泡棉參數(shù)表）

隨著新能源汽車開始大規(guī)模的使用，電池系統(tǒng)的性能會(huì)接受更多的考驗(yàn)，比如南北溫差導(dǎo)致電池能耗的不同。從目前情況來看，解決上述問題需要結(jié)合新材料進(jìn)行電池設(shè)計(jì)系統(tǒng)優(yōu)化。比如利用先進(jìn)的散熱、隔熱保溫材料等，針對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置以及控制策略的優(yōu)化都是可以采用的方式。高效智能的熱管理系統(tǒng)會(huì)是未來發(fā)展的目標(biāo)，對新能源汽車的安全性有重要意義。