圆柱、方形、软包三种不同电芯的热管理异同之处
一、不同电芯热管理介绍
热管理的意义
人们对电动车续驶里程、充电时间的要求越来越高，行之有效的电池热管理系统，对于提高电池包整体性能具有重要意义。
热管理想要达到的效果
Pack内热过程
热管理系统分类
各热管理系统具有自己的特点和优势，目前国内以液体热管理系统为主流。
不同电芯介绍
圆柱电芯模组
特斯拉圆柱电芯模组
国内某圆柱电芯模组
方形电芯模组
1-端板；2-引出支座；3,4-正负极保护盖；8-盖板；9-导电排； 10-线束板； 14-侧板；15-隔热垫；16-底板。
软包电芯模组
某L电池模块
电池粘接于壳体上，该壳体由塑料件和铝钣金件（厚度0.35mm）组合而成（塑料铆接），铝板的结构便于将电池的热量转移至边缘处，易于实现模块的散热，塑料件用于绝缘以及相互卡接形成一个电池单元。
某S电池模组
外部铝端板，电池通过上下端板和塑料压板固定。
软包模组
软包模组主要零件：端板、盖板、导电排、散热板、缓冲垫、NTC
圆柱电芯热管理
冷却管道内部被分成四个孔道，为了防止冷却液流动过程中温度逐渐升高，使末端散热能力不佳，热管理系统采用了双向流动的流场设计，冷却管道的两个端部既是进液口，也是出液口。
电池之间及电池和管道间填充电绝缘但导热性能良好的材料(如Stycast2850/ct)，其作用是：(1)将电池与散热管道间的接触形式从线接触转变为面接触，增大传热效率；(2)促进电池间热交换，有利于提高单体电池间的温度均一度(相当于被动热均衡)；(3)提高电池包的整体热容，从而降低整体平均温升。
方形电芯热管理
软包电芯热管理
不同电芯热管理比较分析
相同之处：
1、通过增加散热通道，提高散热效率；
2、通过使用高导热介质，提高导热速率；
3、通过主动冷却方式；
不同之处：
1、采用的导热介质不同；
2、散热路径和散热通道不同；
3、散热面积及有效散热面积比不同；
4、冷却介质也有不同；
5、冷板布置方式不同；
6、散热效果不同
二、电芯热管理设计
热管理设计流程
1.分解客户输入，确定热管理系统的目标和要求
2.测试和估算模块发热功率
3.选定传热介质，热管理系统初步设计
4.根据模块导热路径，对热管理系统进行理论计算和仿真分析
5.对热管理系统进行实验验证
6.优化热管理系统
客户输入
冷却要求
高温环境，高速工况冷却，电池温度不允许超过45℃；
高温环境，爬坡工况（10%坡度）冷却，电池温度不允许超过45℃；
高温环境，快充工况冷却，电池温度不允许超过45℃；
加热要求
-20℃低温环境，加热至0℃，时间30min；-30℃低温环境，加热至0℃，时间50min；
温差要求：冷却：≤5℃；加热：≤10℃；
保温要求：高温和低温24h温度保持情况
根据客户输入转化为不同工况电池的充放电倍率发热功率
发热功率估算
电池发热功率的表达式为：
式中：U为电池开路电压；I为电池电流；V为电池负载电势，以上三项分别表示不可逆内阻热、可逆熵热和混合热。
随后Thomas和Newman证实，在电池的设计过程中，如果减小极化浓度差，混合热可以忽略不计，公式(1)可以简化为：
目前多采用此方法，但是根据发热功率影响因素一定要确定哪个SOC、哪个温度、哪个充放电倍率下的内阻。
一般情况下会给出50%SOC25℃1C充放电下的内阻，但在充放电末端内阻值会变大，发热功率也会变大。
其他发热功率估算方法：
依据充放电能量效率计算；
依据充放电电压曲线及SOC~OCV曲线计算；
电芯温度情况
静态加热电池温度分布情况
电芯内部温度比较集中，最低最高温度相差6.3℃，最高温度点集中在两电芯间底部位置（温度点3），最低温度集中在两电芯间右上角位置（温度点6），极柱温度相比电芯内部温度温差在5℃ 左右。
热管理初步设计——导热
导热材料主要关注点
导热性能、密度、阻燃性能、绝缘性能、热稳定性、压缩回弹性、拉伸和耐磨性能、粘接性、使用温度、耐久性
在模块中应用石墨片后对加热速率影响不大，没有加快加热速率；使用石墨片后加热过程温差变小，极柱间温差可减小近2℃，电池组最大温差可减小1.5℃，均温效果明显。
热管理初步设计——散热
热管理初步设计——冷板支撑结构
仿真分析
仿真要求：
根据边界输入，进行流场和温度场仿真，包括压力情况、速度情况、流量情况、不同工况的温度情况。
实验验证
1、对模拟结果进行验证；
2、了解热管理真实性能；
3、比较模拟和实验结果差距；
4、根据结果分析，提出优化方案。
隔热保温设计
从目前电池系统的发展趋势来看，采用会液冷系统越来多，因此箱体隔热设计越发重要。
意义：
一、保持系统内部温度，有利于低温充放电，延长使用寿命；
二、保持系统内部温度，降低高温路面热辐射对系统内部温度的影响；
三、外部出现火烧或者高温时时，保持电池包内正常温度，延缓电池热失控，提高安全性。
四、在电芯发生热失控时，能起隔热作用，抑制热扩散，延缓事故发生;
五、在电芯发生起火时，延缓火势蔓延，增加逃生时间。
常见的保温材料：
泡棉（包括PU，CR，EVA和PE等）、绒毛毯、二氧化硅气凝胶、发泡硅胶、成瓷隔热片、石墨烯隔热等。
