韩工碎碎念（四）：电池热管理的“七层宝塔”
1引言
由于电池对温度高度敏感，需要电池热管理系统来保证最佳性能与电池寿命。而电池热管理工程师就负责此系统的开发，而该开发工作就像造塔一样，需要一层层往上垒。
那么，今天我们就来看看如何建造电池热管理的“七层宝塔”。
2电池热管理的高塔
第一层：需求定义
在接到一个全新平台开发任务的时候，热管理工程师往往需要协助整车热管理工程师根据车辆的类型、销售区域、电池化学体系、充放电性能和电池寿命等等来定义整车热管理架构，即电池采用何种热管理方式，要不要冷却，风冷还是液冷，加热功能怎么实现等等。
就液冷而言，需要根据特定工况计算电池热负载用于压缩机选型，另外要估算加热需要多大功率，chiller多大换热量的以及水泵选多大；风冷的话，计算需求风量是多少，电池低温下是否需要加热功能等。
第二层：方案设计
有了电池包性能需求和空间包络以后，就可以开始电池热管理的方案设计了。这个方案设计包括两个层级：模组级别和整包级别。
若模组需要重新设计开发，会涉及到模组内部的导热设计和温感NTC位置等问题。风冷的话，电芯间的散热如何设计，液冷的话，从底部导热gap-filler厚度，填充，选料等等方面着手。
整包级别，首先根据电池包的结构形式确认何种液冷方式：口琴管、冲压板、双层还是单层结构、悬浮式还是集成式，然后再进行细化设计，包括流道走向、宽度、扰流设计、分支之间的流量分配等问题。另外还需负责相关零部件的选型，如导热垫、导热胶、支撑泡沫、水冷管接头和管路等。而如今流行大模组和CTP方案，模组级别和整包级别的设计也有点傻傻分不清楚了。
第三层：仿真验证
在没有样品出来之前，热管理仿真验证还是用很重要的。热管理的仿真分三维CFD仿真和一维系统仿真。在前期开发设计冻结之前，三维仿真使用较多。
三维仿真根据现有的CAD进行简化并划分网格，然后设置材料属性和施加边界条件后，运用软件进行仿真模拟。从三维仿真后处理可以直观地看到流场和温度场的分布情况，为设计方案优化提供些依据。
需要注意的是，仿真流程相对固化，但是模型如何简化还需要根据项目开发阶段及关注点做出相应的调整，并不是一成不变的，关键是仿真计算时间与计算精度的平衡。
第四层：测试验证
在阶段性方案锁定以后就可以打样进行一系列的测试了。电池包热管理测试主要包括两个方面：一方面是热性能测试，另外一方面就是耐久性测试。若是加热膜这样的电气件的话，还需要验证电气性能，比如耐压、绝缘和爬电距离等。
电池热管理还有一块比较重要的测试就是关于电芯物性参数及发热量的测试，由于锂电池各性能参数与温度强相关，所以需要测试不同温度下的内阻，最后还需要设计绝热温升试验用于验证发热模型的精确度。
第五层：方案优化
有了样品测试以后就会发现一些问题，根据测试数据与结果可以针对性的对设计方案进行局部优化，这个时候就需要前面两个层级重新来上一到两遍。
第六层：软件策略
电池热管理工程师在项目开发中后期往往需要参与热管理软件策略的制定。出于整车能耗和分配等问题，水泵和压缩机并不是一直开的，只有当需要的时候才开，那么什么时候需要（冷却加热起始温度）和开多久（关闭温度与置回区间）都需要电池热管理工程来定。而当压缩机冷量不够的时候，电池方面需要与整车热管理讨论如何分配制冷量等问题。
另外一些跟温度相关的控制参数也需要电池热管理工程师支持，比如电芯真实温度与BMS采集到的温度差问题，是采用动态值去修正还是一刀切给定值；低温充电时加热时间的计算，采用精确算法还是粗略估算，这些都值得去推敲。
第七层：策略标定
最后摆在热管理工程师面前的就是标定。什么是标定，简而言之，就是让控制策略在最佳参数点工作。比如低温快充加热温度，什么时候停止加热既能让快充最短时间完成，又不会让电池温度过高反而发送冷却需求。
热管理标定主要有整车台架标定和极端气候标定-冬标与夏标，按工况分主要有快充、慢充、高速、爬坡、低温启动和高温启动等工况，按功能分主要有加热、冷却和诊断等功能。
3结束语
电池热管理整个开发流程较长，从最先的需求定义到最后的软件标定，从硬件到软件，涉及范围较广；并且涵盖的学科也较多：热、电、流体和控制逻辑等，所以需要不同的工程师互相协作。
