锂电池是目前纯电动汽车最常用的一类电池，它的最佳工作温度范围为２５℃至４０℃，同时，电池组的最大温差应保持在５℃以下。然而，锂离子电池的传统工作温度范围在０～６０℃之间，超过这个温度范围，锂电池性能将迅速下降。特别是电池产生的过热和温度分布不均匀，容易导致模块过早失效和严重的生命周期退化，在恶劣条件下，还会导致严重的安全事故，如燃烧、胀气甚至爆炸。因此有效的电池热管理策略不仅能让电动汽车发挥出极致的性能，还能为电池系统的运行提供安全保障，下面将围绕空气冷却、液体冷却、热管冷却、复合相变冷却和复合冷却来展开论述。
２.１空气冷却
图１ａ．被动空气冷却；ｂ．主动空气冷却
空气冷却的冷却通道很大程度上影响着电动汽车锂电池组的散热能力和均温性，以下将针对空气冷却通道发展成果进行分析。ＺＨＡＯ等研究了一种串行通风方案，如图２所示，其中电池单元在电池组内等距排列，采用双通道的方法，进风口与出风口平行，外部的空气通过进风口进入电池系统，穿过电池之间的缝隙，将电池产生的热量带走。由于是串行通风，容易导致电池温度分布不均匀，而且在电动汽车高强度工作时，被动风冷散热能力不足以将电动汽车运行过程中产生的热量带走，因此增加风扇或者鼓风机等主动风冷方法能够带来更好的散热效果。
由于串行通道风冷的局限性比较多，在此基础上，有很多学者又对其进行延伸与拓展，使其具有更好的热管理效果。下面针对不同风冷通道的电池热管理进行了总结，基于空气冷却电池热管理方法的各研究参数见表２及图３所示。
空气冷却的效果在一定程度上受环境的影响，当环境温度较高时，空气冷却的方法在短期内不足以将锂电池的温度控制在最佳的范围内。同时采用空气冷却的方法，电池组内存在的温差会比较大，一定程度上会影响锂电池的性能及使用寿命。
２.２液体冷却
图４电池液冷装置的３Ｄ模型
图５蛇形液冷ＢＴＭＳ的平面图
图６蛇形冷却通道和锂电池组的三维模型
上述提到液体冷却能够带来较好的散热效果，但是也有局限性。在高温天气或者电动汽车高强度运行等极端情况下，冷却效果不足以让锂电池处于最佳的工作状态，单一的冷却技术冷却效率很难满足复杂的工况需求。锂电池遇到液体内部结构很容易发生变化，存在一定的安全隐患，同时也对冷却系统的密封性有着很高的要求，其制造和维护成本也比较高，液体冷却的方式需要占据比较多的空间，不利于电动汽车轻量化发展。
２.３热管冷却
热管冷却是利用相变实现热传导的热管理系统。热管由蒸发段、绝热段和冷凝段组成。密封空管内的介质在蒸发阶段会吸收电池产生的热量，再通过冷凝段把热量传递给外部环境，达到电池组迅速降温的效果。
图７基于Ｕ型ＭＨＰＡ的主动空气冷却ＴＭＳ的传热原理传热示意图
图８电池热管理系统Ｌ型热管的几何模型（ａ）、顶视图（ｂ）
热管具有优良的导热性能，但热管冷却系统的生产成本和维护成本较高，换热介质量难以控制，热管因其结构对布置的位置也有特定的要求，布置不好会致使热管与电池表面接触不充分，温度均匀性差，成为制约其发展的关键技术问题。
２.４复合相变材料冷却
相变材料是一种能够在一定温度范围内改变自身物理状态的材料。相变材料具有很高的潜热值，在发生相变过程中能够吸收大量的热量。其分类包括：有机相变材料、无机相变材料和复合相变材料。将复合相变材料应用在电池热管理中，其工作方式是先以显热的形式吸收电池时所产生的热量，达到相变温度后以潜热的形式吸收，由于相变过程中温度基本保持不变，这能给锂电池组提供很好的均温性，在选择复合相变材料方面选择相变温度在电池最佳工作温度范围内，使得锂电池能够持续高效地运行。下面针对不同复合相变材料的电池热管理进行了总结，基于复合相变材料冷却的电池热管理方法的各研究参数见表５。
复合相变材料能够提供很好的电池均温性，拥有很高的相变潜热能够吸收大量热量，但是复合相变在高强度的运行状态下不足以将锂电池组的温度控制在良好的范围内。同时，在复合相变材料发生相变的过程是由固态变成液态，会造成漏液，影响锂电池的性能。
２.５复合方式冷却
单一的冷却方式很难满足电池系统的热管理需求，但是各种冷却方式又有其特点和优势。所以，将两种或两种以上的冷却方式融合形成复合冷却，取长补短，能够发挥出更佳的热管理能力。下面针对不同复合冷却方式的电池热管理进行了总结，基于复合冷却电池热管理方法的各研究参数见表６。
03总结与展望03
温度是影响电动汽车锂离子电池性能的关键因素，锂电池进行高效的热管理对纯电动汽车的发展有重要的意义。目前在市场上使用最广泛的是空气冷却和液体冷却，复合相变材料热管理因起步较晚目前尚在实验研究中，它具有高潜热和优异的均温性，能够实现零耗能热管理，但是单一的复合相变材料热管理在导热、控温性能、防泄漏、阻燃等方面尚需提高。随着纯电动汽车整体性能的上升趋势，单一的热管理方法难以满足需求，复合多种冷却方式可以取长补短，能充分发挥热管理性能，是未来热管理方法的发展趋势。同时在研究的过程中，需要对电池热管理系统进行较为全面的测试，以及热管理系统的工作安全性和稳定性，保证其经济性适合大规模生产。
END
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