在汽车电气化的新运用中，冷却和加热电气部件以使其保持在最佳事情温度非常主要，由于这可以保障电气部件的利用寿命和效能。因此，得当的热管理系统必不可少。换句话说，有必要为所用的电气化部件专门设计得当的热管理系统。
如果电池事情温度过高，可能会导致电池容量的丢失，在极度情形下会导致热失落控。如果电池事情温度过低，可能会导致电池利用效率降落、电阻增大、电池容量降落和锂枝晶的形成 (镀锂层) 。镀锂层会导致电芯的加速老化和失落效。
热管理的目标是确保系统处在最佳的运行和安全温度。更为繁芜的是，电池系统的最佳温度可能会随着运行模式的变革而变革。快速充电时的最佳温度可能不同于驾驶或停车 (停车) 时的最佳温度。
目前利用的电池热管理系统紧张有气冷、间接液冷、直接液冷 (也称为浸液式冷却) 和相变材料等类型。[1]
各种冷却系统解释
气冷系统运用最为广泛，由于它们设计大略、本钱低廉且无泄露问题。气冷分为采取逼迫对流的主动式和采取自然对流的被动式。与液体等介质比较，空气的热容量小 (标准温度下Cp = 1.006 kJ/kgK) 且热导率低，因此气冷不太可能成为电池包更大、充电速率更快的下一代电动汽车的首选技能。[1]
液冷可以分为间接和直接两种办法。与空气比较，冷却液具有更大的热容量和更高的热导率。由于温度掌握均衡，间接液冷是目前电池热管理中最常用的办理方案之一。最常用的冷却液是水和乙二醇的稠浊物。间接冷却的事理是让冷却液流经电芯/电池模组底部或侧面的通道，将热量从系统中转移出去。
通过利用特定的热界面材料 (TIM) ，可以改进冷却效果。热界面材料这一主题，包括其概况、性能以及在间接液冷中的主要性我们已在之前一篇文章1中谈论过。与气冷比较，间接液冷的缺陷在于系统的繁芜性。更多的部件以及通道/管路可能会导致更多的故障、额外重量和泄露问题。
还有一种新兴的冷却技能是直接液冷，也叫做浸液式冷却，它将电池完备浸没在介电液体中。这是一种不导电的液体，具有很高的抗电击穿能力。这项技能的引入意味着电池工艺和部件设计的繁芜性可以大大降落，也有助于减轻系统的重量和体积，显著提高电池温度掌握的稳定性和均衡性。浸液式冷却可以按照须要加热或冷却电池，而无需利用热交流器，这在效率方面带来显著提升。电动汽车电池的浸液式冷却目前仍处于低级阶段，但已经有一些利用案例涌现，例如法拉第未来公司的拥有专利的全浸式电芯系统 [2]、达喀尔拉力赛汽车奥迪RS Q e-tron的浸液式冷却技能 [3] 或者松下和特斯拉前员工创立的行兢科技的IMMERSIO系统 [4]。
图1奥迪RS Q e-tron中用于达喀尔拉力赛的浸液式冷却系统
浸液式冷却中常日利用的介电液体都是阻燃的，可以抑制热失落控事宜。目前，市场上有几组冷却介质可供选择 - 氢氟醚、烃油、硅油和氟化烃。人们越来越关注可生物降解的介电液体。
冷却液的特性在热管理中起着重要浸染，应知足以下几个哀求：
- 电气绝缘性好
- 高比热容和高热导率
- 不易燃和/或闪点高
- 易于生产，可大量供应
- 有得当的事情温度范围
- 液体的保质期长
在选择得当的浸液式冷却液时，除了上述哀求外，还必须考虑材料兼容性、低密度、低粘度和环保性。
各种冷却液解释
氢氟醚 - 来自电力电子运用领域的氢氟醚在纯电动汽车的浸液式冷却领域得到了极大的关注。文献表明，与风冷系统比较，其冷却效率显著提高。由于氢氟醚的不易燃性，并且险些不存在闪点，系统安全性也得到了改进。这种氢氟醚浸液式冷却系统在全生命周期内的性能表现仍有待研究。此外，氢氟醚的密度大约比水-乙二醇系统高40%，这对纯电动汽车的重量和续航里程都有不利影响。此外，材料本钱和环保性也是阻碍氢氟醚在电动车热管理系统中大量利用的主要成分。
烃类化合物 - 包括矿物油、聚α-烯烃 (PAO) 和合成烃油。烃类化合物是石油的蒸馏产物，这使得它们具有低本钱、低毒性的特点，适宜在适当的事情温度范围内用于浸液式冷却。这种液体的缺陷是它们可能易燃并具有闪点。
酯类 - 由于其本钱低、高闪点、拥有良好的介电性能和生物可降解性，它们已在各个行业得到广泛运用。酯类分为合成和天然两种。合成酯是多元醇和羧酸之间进行化学反应的产物，而天然酯是植物油的产物。两种来源也对应着不同属性。合成酯具有良好的氧化稳定性，这对延长车辆保养周期有着积极影响；但与天然酯比较，常日其闪点较低。酯基系统的缺陷在于，随着材料的老化粘度升高，进而使其冷却能力降落。
硅油 - 硅油的紧张优点是其对高、低温情形下均具有良好的耐温性及介电性能。
水/乙二醇 - 水和乙二醇的稠浊液。与其他系统比较，水/乙二醇具有相称高的电导率和热导率，并且具有本钱上风。但是，水型乙二醇稠浊液的传导性限定了它只能用于间接液冷，而且在利用过程中，间接液冷系统的密封方法非常主要，由于这可以防止稠浊液泄露到电池或接线上，继而能防止短路和终极热失落控。[5]
总之，热管理的办理方案有很多；在德特威勒，我们相信通过合理利用精确的材料和复合股料可以改进纯电动汽车的热管理系统。随着移动出行行业朝着电气化方向稳步发展，现在的重点在于支持冷却液制造商、各级供应商和OEM在热管理系统方面不断升级；在这方面，德特威勒的材料专业知识得到了高水平的运用。化学相容性是直接浸液式冷却办法的关键，由于所用的冷却液不同，可能会导致密封办理方案不同。
为每种浸液式冷却系统选择最佳密封办理方案时，都必须进行试验。就电动汽车行业而言，全氟聚醚 (PFPE) 彷佛处于冷却液运用的前沿，由于它们具有不易燃和低粘度的特点。但是，无论在电动车上利用哪种冷却液，都必须确保与密封办理方案相容，以避免在这种恶劣环境中随着韶光的推移涌现密封件的堕落/退化，并预防由此带来的问题。[1]
安全性至关主要
电池系统安全问题最紧张的便是要防止着火和热失落控。由于采取浸液式冷却的电池系统直接浸泡在冷却液中，全体区域必须用专门的密封弹性体部件进行密封，而该弹性体的选择必须精确，最好在车辆的全体利用生命周期内均具有一定水平的耐化学性和耐侯性，。
在德特威勒，我们正在对与不同材料打仗的各种类型的冷却液进行实验和精确剖析；通过这些测试，可以确定哪些类型的聚合物或弹性体最适宜密封这些液体。
纵然在仿真剖析阶段也须要掌握的一个主要参数是热老化。材料在高温 (高达100°C) 下进行永劫光测试 (长达1000小时) 。从针对PFPE、硅油和种子油的第一组测试来看，德特威勒基于IC-DAT10和IC-DAT30的配方在大多数冷却液中表现良好，常日应作为密封材料的选择。每个IC-DAT代码代表不同的弹性体系列，因此该研究比拟了不同聚合物系列在所选液体中的表现。
按照这一严格的测试过程，比拟了将材料浸入这些液体前后的物理性能。下图所示的体积变革被用作浸入冷却液之后随韶光变革的化学稳定性指标。此外，我们还对热稳定性、抗拉性能的变革、压缩永久变形和泄露情形进行了检讨和理解。
图2 标准橡胶配方浸入用于浸液式冷却系统的不同类型的冷却液 (种子油、硅油和各种PFPE) 后的化学稳定性结果
在图2所示的第二组测试中，我们重点关注无卤、无毒生物基以及可生物降解的冷却液。所有被测冷却液被分为环球变暖潜能值 (GWP) 为0和 <1两类。此外，本研究也包括所谓的稠浊液体，它们不仅供应冷却效果，还为推进系供应润滑效果。
标准橡胶配方在这些液体中浸泡后的体积变革表明，大多数被测橡胶配方都有明显的变革。可以看出，在所有的被测材料中，只有代码为IC-DAT41的配方才是得当的候选配方。
图3标准橡胶配方浸入用于浸液式冷却系统的特定类型的生物基冷却液后的化学稳定性结果
据推测，密封材料的极性会影响到密封件的化学稳定性。除了IC-DAT41，德特威勒正在研究适宜用作生物基类浸液式冷却液的其他候选材料。德特威勒利用不同专有配方进行测试，终极选出了哪种配方才是最适宜所测特定冷却液的最佳密封材料。
