電池熱管理系統

電池熱管理系統（英文：Battery Thermal Management System，簡稱 BTMS），係指透過冷卻、加熱同保溫等手段，將動力電池嘅工作溫度控制在適合範圍內嘅系統性技術方案。電池熱管理系統係電動車電池管理系統（BMS）嘅核心子系統之一，對保障電池安全性、延長使用壽命同維持充放電性能起緊關鍵作用。

功能同必要性

鋰電池嘅工作性能對溫度高度敏感。電池理想工作溫度應保持在 20 至 50℃之間，模組內最大溫差應控制在 5℃以內。溫度過高會加速電池老化、增加熱失控風險；溫度過低則會導致離子活性降低、可用容量衰減，且低溫充電可能引發析鋰，對電池造成不可逆損傷。

電池熱管理系統嘅主要功能包括：電池溫度嘅準確測量同監控；溫度過高時嘅有效散熱同通風；低溫條件下嘅快速加熱；有害氣體產生時嘅有效通風；保證電池組溫度場嘅均勻分布。

冷卻技術分類

按熱傳介質唔同，電池冷卻技術主要分為以下幾種方式。

風冷以空氣為介質，透過自然對流或強制對流（風機）帶走熱量。系統結構簡單、成本低、方便維護，但散熱效果有限，溫度一致性較差。早期乘用車同當前嘅電動巴士、物流車度都廣泛採用。

液冷透過液體對流換熱實現散熱，換熱係數高、熱容量大、冷卻速度快。根據冷卻液同電池嘅接觸方式，分為間接接觸液冷（透過液冷板同電池表面貼合換熱）同直接接觸液冷（浸沒式，電池直接浸泡喺絕緣冷卻液中）兩種。液冷係目前電動乘用車嘅主流方案，特斯拉、寶馬 i3、通用 Volt 等車型均採用液冷技術。

液冷嘅技術挑戰喺於系統複雜、成本較高，且存在冷卻液泄漏風險。液冷板流道嘅結構設計直接影響散熱性能，仿生葉脈通道、蜂窩結構、拓撲優化等新設計正被廣泛研究。

相變材料冷卻利用相變材料喺物態變化時吸收或釋放大量潛熱嘅特性，實現被動式溫度控制。PCM 具有無需外界能耗、溫度均勻性好嘅優點，但導熱係數較低，通常同液冷、熱管等方式耦合使用。

直冷利用製冷劑蒸發潛熱嘅原理，將空調系統嘅蒸發器集成喺電池系統入面，冷卻效率比液冷高出 3 至 4 倍。但技術門檻較高，目前應用於寶馬 i3 等少數車型。

加熱同保溫

低溫環境下，電池加熱系統對保障充電安全至關重要。低溫充電時鋰離子容易喺負極析出鋰結晶，可能刺穿隔膜造成內短路。常見嘅加熱方式包括電加熱膜加熱、PTC 加熱同液熱等。熱泵系統係目前高效嘅加熱方案，制熱效率係 PTC 嘅 1.8 至 2.4 倍，能將取暖造成嘅續航損失減少一半。保溫設計則透過保溫材料選擇同箱體隔熱設計，減少熱管理能耗。

主動同被動管理

熱管理系統按有無具備主動調控能力，可分為被動式同主動式兩類。被動系統利用自然熱傳方式調節溫度，成本較低但受環境溫度影響大；主動系統透過風扇、泵、加熱器等機械或電氣部件主動干預溫度，控制精度更高，但能耗同維護成本都更高。

喺實際工程度，主被動耦合技術成為重要發展方向。中國科學院廣州能源所嘅研究顯示，相變材料同液冷複合嘅熱管理系統喺 3C 高倍率放电工況下，可將電池最高溫度控制在 39.7℃，最大溫差 4.9℃，且泵耗相比連續液冷降低 80.8%。

技術前沿

電池熱管理系統嘅技術前沿正朝著智能化同高能效方向演進。熱阻網絡建模等快速仿真方法可將熱仿真時間從數小時壓縮至 10 秒級，大幅提升設計效率。基於熱電效應嘅新型熱管理系統，可喺滿足溫控要求嘅同時將電池餘熱轉化為電能回收，實現「主動溫控」同「熱能回收」雙重功能。河南科技大學研發嘅「相變熱虹吸雙向熱流控制」雙循環熱管理技術，已通過中航鋰電等企業實現產業化，累計實現新增銷售額超 23 億元。