新能源汽车电池冷却技术：电池热管理基础

新能源汽车电池冷却技术：守护动力核心的“温控密码”

在新能源汽车中，锂离子电池是动力系统的核心，其性能、安全性与寿命高度依赖工作温度。过高或过低的温度都会引起容量衰减、内阻上升，甚至触发安全风险。因此，电池热管理系统（Battery Thermal Management System, BTMS）已成为电动汽车系统设计中的关键组成，其中冷却方案的合理性直接影响整车可靠性与能效表现。

一、温度对锂离子电池性能与寿命的影响

锂离子电池具有能量密度高、工作电压高等优势，但对温度变化较为敏感。工程与实验研究表明：

• 高温环境会加速电池内部副反应，导致电解液分解、SEI膜劣化和活性物质损失，进而引起容量衰减和内阻上升。在持续高温或热量无法及时散出的情况下，还可能诱发热失控风险。

• 低温环境会显著降低离子迁移速率，导致充放电效率下降，并在不当充电条件下增加析锂风险，对循环寿命和安全性产生不利影响。

综合行业经验，锂离子电池的理想工作温度区间通常为约25–40 ℃，其中接近室温时可在容量保持率、功率输出与寿命之间取得较优平衡。随着动力电池功率密度提升和快充需求增加，大电流工况下的发热水平明显提高，对冷却系统提出了更高要求。

二、主流电池冷却技术及其工程特性

目前动力电池冷却方案主要包括风冷、液冷、热管冷却与相变材料（PCM）冷却。不同方案在散热能力、系统复杂度和适用场景上各有侧重。

1. 风冷：结构简单，适用于中低热负荷系统

风冷通过空气对流带走热量，分为自然对流和强制对流。其优点是结构简单、成本低、维护便利，常用于功率密度较低或对成本敏感的电池系统。

但由于空气导热系数和比热容较低，风冷在高倍率充放电或高环境温度下的散热能力有限，且电池模组内温度均匀性控制难度较大。未来风冷技术更多依赖于风道设计优化与模组排布改进，以提升系统稳定性。

2. 液冷：当前高能量密度电池的主流方案

液冷利用冷却液的高比热容和较高导热能力，通过冷却板或管路将电池热量带走，是当前主流乘用车和高功率电池包的主要选择。

液冷系统可分为直接接触式与间接接触式，后者在安全性和可靠性方面更具优势，应用更为广泛。相比风冷，液冷在温度控制精度和均匀性方面表现更优，但系统复杂度、重量和密封可靠性要求更高。因此，液冷系统设计的重点集中在流道结构优化、密封可靠性和系统能耗控制。

3. 热管冷却：高效传热的局部强化方案

热管通过工质相变实现高效传热，具备热阻低、响应快的特点，适合用于局部热点的热量转移。在电池系统中，热管通常作为辅助散热手段，与液冷或风冷系统协同使用。

其应用受限于结构集成空间、接触面积和制造复杂度，更多适用于空间受限但局部热流密度较高的场景。未来发展方向在于结构小型化与模块化集成。

4. 相变材料（PCM）冷却：吸收峰值热量的被动方案

PCM通过相变过程吸收热量，在温度波动抑制方面具有优势，且无需额外能耗。其主要作用在于削峰填谷，缓解短时间高热流冲击。

由于PCM自身导热系数有限，单独使用难以满足持续高功率工况，工程上通常与液冷或风冷方案结合使用。提升PCM导热性能和系统协同设计能力，是其应用扩展的关键。

三、技术发展趋势：协同化与系统级优化

随着动力电池向更高能量密度和更高充放电倍率发展，单一冷却技术已难以全面满足需求。未来电池冷却系统将呈现以下趋势：

• 风冷：通过结构与流场优化提升适用上限；

• 液冷：向高集成度、低能耗和高可靠性方向发展；

• 热管与PCM：更多作为局部强化或缓冲方案，与主冷却系统协同工作。

核心目标在于实现温度控制精度、系统效率与结构紧凑性之间的平衡。

人禾母排：面向电池热管理系统的工程化连接方案

在电池热管理系统中，母排不仅承担电能传输功能，同时也是电池包内部的重要导热路径。其材料选择、结构设计与绝缘方式，会直接影响热量分布与冷却效率。

依托多年铜铝母排制造经验，人禾针对不同冷却技术特点，提供可工程化落地的母排解决方案。

1. 面向热电与局部强化冷却的母排设计

针对局部控温或热电冷却应用，人禾通过高精度加工与结构定制，实现母排与冷却单元的稳定贴合，降低接触热阻，并支持温度传感器集成，便于系统监测与控制。

2. 面向热管冷却的结构适配方案

在人禾母排设计中，可针对热管蒸发端位置进行局部结构优化，确保热量高效导入热管系统。同时，通过合理的折弯半径与异形加工，提升在紧凑电池包中的空间适配能力。

3. 面向液冷、风冷与PCM系统的通用化方案

• 液冷系统：通过优化母排与冷却板接触界面，提高换热效率，并结合成熟的绝缘与密封工艺，提升系统可靠性；

• 风冷系统：通过表面处理与结构优化，改善对流和辐射散热条件；

• PCM系统：通过表面粗化与耐腐蚀处理，提升母排与相变材料的长期接触稳定性。

以制造能力支撑电池热管理系统可靠性

人禾专注于铜排、铝排及电池连接解决方案的设计与制造，产品涵盖硬排、软连接、铜铝排、高温绝缘母排、PI硬排等，可根据不同电池热管理架构提供材料选型、结构设计与绝缘工艺的一体化支持。

在新能源汽车与储能系统中，母排不仅是电连接部件，更是热管理系统的重要组成。人禾以工程化思维与稳定制造能力，助力客户构建更安全、更可靠的电池系统。