電池熱管理系統的設計，是保障電池運行安全的決定性外在因素。也是提升電池系統壽命等性能指標的關鍵所在。它直接關系到電池系統最終的成敗，可以一票否決設計成果。

從熱設計過程來看，關聯元素很多，如同在支點上找平衡。最終的目標，技術實施的結果，就是保證系統內所有化學電芯工作環境的“舒適性”、“均溫性”。做到這一點，眾多電芯的性能才能“齊頭并進”，發揮出最好的作用。

在車用動力電池系統早期的設計中，不乏以電池布置為主。打開箱體，滿滿當當的都是電池，熱管理設計難覓蹤影或被弱化，沒有作為關鍵環節對待。近些年，這種情況發生了根本變化，客戶對“縮小使用差距(和燃油車)”很迫切，從功率角度、環境適應性，對電池系統提出了更高的要求，熱管理被賦予了新的使命。這就需要運用科學完整的開發流程，循序漸進，認真對待每一個小環節，讓熱設計滿足電池系統要求。

不可忽略關鍵元素之一：電芯本體傳熱并非想象的好，系統溫點布置需標定

不管是圓柱電芯、方形電芯還是軟包電芯，都是由多層極片疊加而成。如某品牌方形電池，45Ah，由23片正極片+24負極片+N片隔膜+若干電解液組成。

電芯成分和金屬材料，差距非常大。也就是說，讓電池表面的溫度，傳熱到最內層，時間長度很長。更為重要的是，均溫特性，會變得非常差。從電池加工工藝角度分析，還有更多的差異影響著傳熱、均溫：

其一：同一片極片存在溫差(因涂布厚度工藝)

其二：疊片工藝不同傳熱途徑不同(卷繞工藝沿著鉑片方向導熱，疊片傳熱是沿著疊層的垂直方向)

其三：極耳溫度不完全代表極片的中心最高溫度(極耳通過連接片與極片相連，工藝、材料是有差異性的)

通過上面分析對比，單體電芯上溫點采集布置，是不確定的。同時，單體電芯組成的模組、包體，因結構設計、布置的差異，也是完全不同的。需要通過標定完成溫點的布置設計。如，Leaf電池系統有4個采集點，分布于箱體的不同位置。僅從采集數量上看，日產是很自信的。但其背后，完成了多少輪實驗，這種開發的辛苦，我們不得而知。

不可忽略關鍵元素之二 導熱界面材料應用選擇

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圖中①③④⑤ 都與熱有關系

1)用在電芯之間的作用①：導熱、隔熱。聽起來似乎是有些矛盾。我們在應用中，的確也是游離在其矛盾的邊緣上。在正常運行，充放電過程中，我們是希望其導熱性好的。這樣，系統的均溫特性可以得到保證。當發生故障，如短路、熱失控，我們又希望其絕熱，讓相鄰電芯免受株連。

2)當用在電池和導熱板之間的時候③，我們不僅僅要求其導熱性好，還需要導熱均勻，絕緣性好。這也是一對矛盾。從材料角度，導熱性和材料絕緣因添加成分取舍，其性能天平會有傾斜。下面界面材料數據，可以看出材料的一些部分選擇特性。僅供參考。

案例數據：source:蘇州佰旻電子材料科技有限公司

除了上述關聯熱性能、電性能的選擇外，還有結構上的一個選擇。電芯在充放電過程中，會有一定的膨脹，這時，需要結構方面吸收這個變量。界面材料，自然也擔起“緩沖”的作用。總之，輔件雖小，作用很大。需要很好的“選擇設計”。另外，還有一個“選擇”，就是品牌的選擇。目前市場上，品質良莠不齊，一些不好的產品，用超低的價格引誘。切莫因小失大。我是見證過因小小的一片導熱墊全部返工的案例。選擇產品廠商，關注其實驗能力，用真實數據說話。

不可忽略關鍵元素之三 系統箱體的局部隔熱

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對于水冷系統設計，我們在局部還是做了一定的隔熱設計。下底板的隔熱主要作用是阻止來自地面的高溫輻射傳熱。上面的隔熱棉主要是阻斷電池系統對車身或乘艙的傳熱。從安全角度，隔熱作用也是很大的，一旦發生電池系統故障燃燒，能起到對乘員艙緩解和保護作用。目前，箱體還做不到完全隔熱設計，原因很多。但是，對電池系統熱的精準設計方向是正確的。隔熱設計也會被要求的。

不可忽略關鍵元素之四：自然冷卻的電池系統，也需要熱管理設計元素

很多時候，我們認為自然冷卻是依靠箱體冷卻，沒有主動的設計元素?？磥?，這種觀點，是需要修正一下的。

1)電池系統外箱體氣流的導流通道

這一點，我和很多經驗豐富的結構工程師做過討論。他們很認可這一點。當電池充放電倍率在1-2C，使用環境溫度也滿足需求。使用自然冷卻是合理的。這種冷卻，箱體自然變成了一個“散熱片”。車輛移動時，箱體外形對氣流的導流是需要設計的;電池箱體與車身結合的間隙也是有要求的。

2)電池布置的容積率

這一點大家可以理解的。當采用自然冷卻的時候，電芯之間間距是加大的。從自然對流的角度，電芯間隙5~10mm才能形成有效通道。同時，模組之間，模組和箱體之間，保留了很大的對流通道。我做過一個分析，空隙容積率在40~50%，自然冷卻是最有效的。

小結

本文闡述的是工作中的一點體會。在熱設計過程中，其實還有兩個至關重要的因素：一個是“理解化學電池”。很多做熱設計、熱仿真的工程師，都是從其它領域轉型過來的。這種跨專業的“理解”是需要學習的。只有根植于你的思想理念中，你才能體會到，熱系統設計，不僅僅是控制高溫或低溫哪么簡單，這只是你設計的一小步，而把系統做的“均溫”才是你的本事。另一個關鍵“是電池的熱模型”，這個概念提出很多年了。大家也在默默的做。我的理解，做的還遠遠不夠，數據還不夠豐滿。本文沒有描述，放在后期留做專題討論。

以上介紹，僅僅指出了正向熱設計需要的“循序漸進”;需要把很多的元素溶入其中，從“清晰的需求”入手，把熱設計做清楚。同時，把 “關鍵“元素設計做充分、做完整。通過不斷努力，相信一定能設計出一流的產品。