國外對電動汽車及其關鍵技術研究比國內(nèi)早很多，從上世紀80年代開始，相關研究人員分別研討了鉛酸電池、氫鎳電池和鋰離子電池，同時致力于建立合理的動力電池電化學模型和電池發(fā)熱模型。在20世紀末，美國在能源部的支持下，逐步增加關于電動汽車研究的投資，而美國的兩大巨頭車企通用和福特也在不斷加大電動汽車的研發(fā)投入。美國政府為了大力發(fā)展電動汽車而在1993年制定了PNGV計劃，其中純電動汽車是研究重點。而我國在“八五”和“九五”期間才把電動汽車正式列入國家攻關項目，開始對電動汽車增加投入總體來說研發(fā)進度晚于國外。但是新能源汽車特別是純電動汽車的迅速發(fā)展卻讓中國的汽車人看到了機遇，“十五”和“十一五”期間確立了把純電動汽車列入12個“863”重大專項之一，對電動汽車的投入顯著增加，這被認為中國在未來全球電動汽車市場上的提前布局「16]。國內(nèi)諸如比亞迪、江淮、北汽新能源、奇瑞等公司均己經(jīng)在純電動汽車領域規(guī)劃多年，己經(jīng)高度產(chǎn)業(yè)化，特別是比亞迪汽車公司的純電動汽車車型眾多，工藝技術趨于成熟，能夠滿足大部分交通需求。

純電動汽車傳統(tǒng)電池熱管理的主要形式有空氣換熱、液體流動換熱和材料相變換熱，同時熱電換熱等新型的換熱形式也在逐步被深入研究和開發(fā)。

1.3.1空氣換熱

空氣換熱是應用最早的、最簡單的、最經(jīng)濟的同時也是應用最廣的電池熱管理方式?？諝鈸Q熱分為自然對流換熱和強制對流換熱。自然對流換熱就是在電池包內(nèi)不加入空氣動力源，靠電池包內(nèi)自然的空氣流動與動力電池進行熱交換。強制對流換熱即在電池包內(nèi)加入風扇等動力源，靠風機帶動空氣流經(jīng)動力電池表面進行熱交換。

采用強制空氣對流換熱，針對豐田Prius和本田Insight兩款混合動力汽車的電池組，通過控制風機的功率，分別測試了FTP-75和US06循環(huán)工況三種環(huán)境溫度時的電池的溫升情況，實驗結(jié)果顯示，在汽車經(jīng)常變工況及高速的工況下，電池溫度會升高的更快。對兩種電池包采用強制空氣冷卻后，電池箱溫度分布均勻，不同工況下的電池組的溫度范圍均處于電池正常工作溫度范圍內(nèi)。

研究了幾種典型的電動汽車電池箱空氣換熱構(gòu)造，進行了仿真分析，選出了較為合理的構(gòu)造。研究結(jié)果表明，正面通風，且加裝風擋板的空氣換熱結(jié)構(gòu)最為合理，此結(jié)構(gòu)不僅使電池處于合適的工作溫度范圍內(nèi)，且電池包內(nèi)電池之間的溫度分布差異小，且不同電池的相同位置的溫差控制在3K以內(nèi)，滿足實際使用要求。

由于空氣對流換熱沿程溫差過大，Mahamud R提出可以利用翻板閥控制空氣流向的散熱結(jié)構(gòu)，而江淮汽車在IEV5純電動車中己經(jīng)通過BMS實現(xiàn)控制了風機的正反轉(zhuǎn)，直接改變空氣流向，減小因空氣對流造成的沿程溫差現(xiàn)象的影響。

最初工程師設計串行通風結(jié)構(gòu)實現(xiàn)強制空氣冷卻，冷卻空氣依次流經(jīng)各單體電池，結(jié)構(gòu)設計較為簡單，但在沿空氣流動方向，空氣和電池表面間的溫差逐漸減小，換熱效果也逐步減弱。對于并行通風結(jié)構(gòu)而言，冷卻空氣從入口進入后近似同時流過各個電池模組，各電池模組和冷卻空氣的對流換熱系數(shù)相近，換熱效果相對理想。PesaranA.A在研究中比較了并行通風和串行通風兩種形式，其結(jié)構(gòu)流場圖如圖1.2所示，結(jié)果表明串行通風入口處動力電池冷卻情況明顯好過出口處，電池溫度沿風流動方向依次升高，入口溫度為2~5 ℃時，其電池之間的最大溫差高達18 ℃，而相同工況下的并行通風的溫差僅為9 ℃。然而Rami Sabbah}22]等的論文結(jié)果表明，動力電池在惡劣環(huán)境條件下高倍率放電時，空氣對流換熱無法有效地將電池溫度控制在合適范圍。

1.3.2液體流動換熱

隨著動力電池比能量的越來越高，在電池組大倍率放電的情況下，電池組冷卻需要的空氣流速也越大，產(chǎn)生巨大噪音的同時風扇的功率要求也大大增加，逐步開始不滿足電動汽車的需求，同時高溫環(huán)境下空氣冷卻的效果并不理想，所以空氣對流換熱技術己逐步不滿足需求。當流體流經(jīng)固體表面時，在固體表面附近，越接近固體表面流體的流動速度越低，當與固體接觸的距離非常小時，流體處于停滯狀態(tài)，可以看成是流體與固體之間只有熱傳導的存在。以水為例，己知常溫下水的導熱系數(shù)是空氣的幾十倍，而且水的比熱容是空氣的4倍，所以研究者通常認為液體流動換熱比空氣換熱有更好的效果，更能滿足動力電池的溫控需求。

液體流動換熱是使用導熱系數(shù)比較高的液體直接或間接接觸電池以帶走熱量的熱管理形式。在結(jié)構(gòu)設計方案中，既可以將電池直接放置于絕緣且導熱系數(shù)高的液體中，也可以通過冷板等與電池接觸，先將熱量從電池組傳入水冷板，再通過冷板與液體間的換熱將熱量帶出電池包。前者多采用硅基油、礦物油等有機油類，往往粘度很大，流動性弱，后者選用的介質(zhì)為水、乙二醇、乙二醇與水的混合物等，流動性強，換熱系數(shù)高，但是因為其不絕緣，必須做好管道密封，防止泄露造成短路。

通用雪佛蘭Vo It電動車采用液體對流換熱方式，將水和乙二醇各_50%的混合物作為流體介質(zhì)，散熱片布置在單體電池之間，在金屬散熱片內(nèi)循環(huán)實現(xiàn)與電池的熱交換，如圖1.3所示。與此同時，當電池組溫度過低時，使用加熱線圈加熱液體工質(zhì)，從而實現(xiàn)對電池的加熱功能。

對蛇形的板式液冷通道進行了優(yōu)化，比較了g種方案涉及不同流道位置和寬度，通過計算流體力學軟件的仿真，通過比較平均壓降、平均溫度、溫度方差三個參數(shù)對其進行優(yōu)化設計。

1.3.3材料相變換熱

采用相變材料換熱是將動力電池放入相變材料模塊中，材料相變時溫度始終不變，通過相變材料的相變潛熱(熔化或者凝固)來進行電池組熱管理，其中石蠟、水合鹽、脂肪酸等是被普遍采用的相變材料。固一液相變材料(PMC)的相變潛熱遠大于電池熱管理所需熱量，如果能夠合理控制相變速率并提高相變潛熱的利用效率，動力電池的熱管理效果將得到很大提升。

在其碩士論文中對HEV電池的生熱進行了研究，在總結(jié)了前人研究的基礎上提出相變材料PCM是未來電池熱管理的趨勢。在試驗中將電池模組至于PCM中，實驗結(jié)果表明添加PCM材料能使電池模組溫度場更加均勻，但因為其熱導率低，冷卻速度過慢。很多研究人員針對PCM材料熱導率低的問題進行了研究，通過添加熱管翅片、高熱導率的泡沫鋁材、微膠囊封裝法。