图１
电池充电过程中的 能量平衡
图２
电池放电过程中的 能量平衡
９５％以上。因此，温度对日历寿命的影响极大，温
度越高日历寿命衰退越严重。
从表２、图４可以看出，温度对电池的循环寿
１．２温度升高对电池寿命的影响 温度的升高对电池的日历寿命和循环寿命都 有影响。本文引用了某家动力电池厂关于不同温 度对不同电芯的日历寿命的影响数据，如图３、４ 所示。具体数据如表ｌ、２所示。
系统的零部件选型及热管理系统的性能评估等多 个方面来进行电池系统热管理的设计和验证，才 能保证电池的性能和安全性。 参考文献
５
电池热管理系统的性能评估
ＣＦＤ是电池热管理系统最有效的评估手段之
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方杰，王英，谢先字等．新能源汽车动力电池系统测试
一。根据目前已有的风冷和水冷项目经验，ＣＦＤ
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空冷／水冷混合冷却系统 空冷／水冷｝昆合冷却系统原理如图８所示。
３
热管理系统的设计流程介绍
空冷／水冷混合冷却系统中有两个关键零部件：一 个是水冷的电池冷却器，另一个是空冷的电池散 热器。
３．１产品开发流程 电池热管理系统的开发流程应与电池包开发 流程保持一致。热管理系统的设计贯穿于整个电 池包的设计过程中，在整车开发经过Ａ样件、Ｂ样 件、Ｃ样件、Ｄ样件以及最后的产品５个阶段，电池 热管理参与每个阶段的设计、更改、试制以及验 证，具体流程见图１０。 ３．２热管理开发流程 电池的热管理系统开发首先必须明确客户的 需求以及对电芯性能的了解，根据电芯特点和整 车实际情况，确认电池的冷却方式是空气冷却还 是水冷却。不管哪种冷却方式，首先根据电池的
的性能和寿命有至关重要的作用。
动力电池热管理系统介绍
寿命。因此，研究电池的散热问题，对保持电池组
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参考文献
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６
结语
电池的温度直接影响了电池的安全性，因此
电池的热管理系统设计研究是电池系统设计中最
关键的工作之一。必须严格按照电池的热管理设
计流程、电池的热管理系统及零部件类型、热管理
收稿１３期：２０１４—０４—１６
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・７・
万方数据
２所示
从表１、图３可以看出，温度对电池的Ｅｌ历寿 命有很大的影响。同样的电ｊ笆：，在环境温度２３℃，
６
２３８天后电池的剩余容量为８０％，但是电池在
５５℃的环境下，２７２天后电池的剩余容量已经达 到８０％。温度升高３２ ｃＣ，电芯的日历寿命下降了
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・９・
万方数据
明确客户对电 设计 池包的需求 －工程、设计冻结
试制 ・功能验证——ＣＶ
・工程更改二ｐＶ样件设计＋冻结
－试制一ＤＶ样件试制完成
・工程更改一ＰＶ样件设计冻结 试制．Ｐｖ氧件试制完成
・设计验证——ＤＶ
・产品验证——ＰＶ
・ＰＰＡＰ生产件批准程序 ＰＳＯ产品签认书 工程更改 试生产
・２３℃８０％ＳＯＣ．Ｘｃｅｌ］ｌｌ ・３５℃８０％ＳＯＣ－Ｘｃｅｌ］Ⅶ
．４５℃８０％ＳＯＣ—Ｘｃｅｌ］Ｉｌ
２
热管理系统及零部件类型介绍
不同的整车环境，不同的电池包类型，使用的
・２３。Ｃ
・５５℃８０％ＳＯＣ．Ｘｃｅｌｌ¨ ８０％ＳｏＣ—Ｘｃｅｌ］Ⅶ
一３５℃８０％ＳＯＣ．．，Ｖｃｅｌ］Ⅷ ｌ一４５。Ｃ ８０％ＳＯＣ—Ｘｃｅｌ］ｑ
ｖｉｒｏｎｍｅｎｔ［Ｊ］．Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ
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图８空冷／水冷混合冷却系统
一加执一器
冷却负荷，确定满足需要的风量／水流量，然后对
设计进行一系列的验证计算，计算满足设计要求 后进行零部件的选型，确认供应商等一系列工作。 电池的热管理开发流程见图１ １所示。
空冷／水冷混合冷却系统具有系统紧凑、性能 好且低温环境下经济节能等优点。但是此系统复 杂、成本高、控制复杂且可靠性要求高。
能量输出／ｋＷｈ
３００ ２３５ １６３
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・８・
万方数据
２．２低温散热器冷却系统 低温散热器冷却系统的原理图如图６所示。 低温散热器冷却系统是电池的一个单独系统，由 散热器、水泵和加热器组成。该冷却系统具有系 统简单、成本低、低温环境下经济节能等优点。但 是此系统有着冷却性能低、夏天水温高、应用受天 气限制等缺点。 ２．３直接冷却水冷却系统 直接冷却水冷却系统的原理图如图７所示。 直接冷却水冷却系统具有系统紧凑、冷却性能好
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Ｋｏｄｉｖａｌａｍ Ｓ，Ｙａｎｇ Ｒ Ｊ．Ｍｕｈｉｄｉｓｐｌｉｎａｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ Ｏｐｔｉｍｉｚａ－
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｅ
ｂａｔｔｅｒｙ ｐａｃｋ ｔｈｅｒｍａｌ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ
ｓｙｓｔｅｍ，ｔｙｐｅ
ｂａｔｔｅｒｙ ｔｈｅｒｍａｌ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ
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图６低温散热器冷 却系统原理图
２．４
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罔９直接空气冷却系统
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图７
在进行电池包热管理系统类型设计选择时， 需要考虑到电池的冷却性能需求，结合整车的性 能以及空间大小，系统的稳定性和成本高低也是 要考虑的因素。
直接冷却水冷却系统
ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．Ｉｔ ｈａｓ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｂａｔｔｅｒｙ ｐａｃｋ
ａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ．
【关键词】
动力电池热管理系统零部件汽车
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－４５５４．２０１４．０６．０２ 动力电池组作为混合动力汽车的主要储能元 件，直接影响到ＨＥＶ的性能。由于充放电过程中 电池本身会产生一定热量，从而导致温度上升，而 温度升高会影响电池的很多特性参数，如内阻、电 压、ＳＯＣ、可用容量、充放电效率和电池寿命。电池 热效应问题也会影响到ＨＥＶ整车的性能和循环 １．１电池热量的产生 由于电池阻抗的存在，在电池充放电过程中， 电流通过电池导致电池内部产生热量。原理如图 １
２．５直接空气冷却系统 直接空气冷却系统的原理图如图９所示。此 系统利用驾驶舱的低温空气对电池进行冷却。 直接空气冷却系统具有系统简单、空气温度 可控以及成本低等优点。但是此系统并不是对所 有类型的电芯都适合，浸湿后回复慢且电池内部 会有污染的风险。
隐
以及工业应用范围广等优点。但是此系统零部件
比直冷多、系统复杂、燃料经济性差且压缩机负荷 高。此类型的冷却系统是目前最常用的电池热管 理系统之一。
４．１冷却板选型 冷却板作为电池包水冷系统中最关键的零部
件之一，冷却板的选型至关重要。冷却板的选型 必须满足如下要求：冷却板的压降必须满足客户
要求；冷却水流动的一致性要求；爆破压力要求； 冷却板的机械要求；冷却板必须通过振动和冲击 载荷测试；冷却板必须满足公差要求以及空间尺 寸要求。 ４．２风机选型 电池空气冷却的关键零部件之一为风机，风 机的选型直接影响电池包空冷系统的冷却效果。 风机的选型要求如下：根据电池的热生成速率确 定空气流量；满足每个模块的温升要求；基于系统 所需空气流量以及系统的压降曲线选择满足要求 的风机，如图１２所示。
Ｉ一５５℃８０％ｓＯｃ．ＸｃｅｌｌⅧ
４００ ５００
热管理系统及零部件类型也不尽相同。不同的热 管理系统，零部件类型的结构不同、重量不同以及
６０（
图３温度对日历寿命的影响
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系统的成本不同和控制方式不同，使得系统所达 到的性能也不相同。下面将展开介绍不同类型的 热管理系统以及不同系统的优点、缺点及关注点。 ２．１直冷系统 直冷系统的原理图如图５所示。直冷系统具 有系统紧凑、重量轻以及性能好的优点。但是此
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