# 微博新知博主##新能源汽车#
导语：在全球统一认识要加速在交通领域的电动化以后，2020-2021年期间，这个市场的增长速度非常快，即使在全球疫情和芯片造成传统汽车市场萎缩后， 2020年新能源汽车销量逆势上扬，增至300万辆，占汽车总销量的4.1%。2021 年，新能源汽车更是气势如虹，销量翻了一番多，达到 660 万辆，占全球汽车市场的近 9%，市场份额比两年前增加了两倍多。以至于在芯片短缺下，2021年全球汽车销量的所有净增长都来自新能源汽车。
电池绝缘设计与电动汽车安全紧密相关
在上述契机下，从HEV、PHEV、EREV和纯电动等带有高压电气部件的产品开始越来越多，围绕高压电池系统的汽车成为设计主流，电压范围从200V到800V。
在这里存在一个现实的问题，就是如何在紧凑空间里面解决绝缘问题。
导语：在全球统一认识要加速在交通领域的电动化以后，2020-2021年期间，这个市场的增长速度非常快，即使在全球疫情和芯片造成传统汽车市场萎缩后， 2020年新能源汽车销量逆势上扬，增至300万辆，占汽车总销量的4.1%。2021 年，新能源汽车更是气势如虹，销量翻了一番多，达到 660 万辆，占全球汽车市场的近 9%，市场份额比两年前增加了两倍多。以至于在芯片短缺下，2021年全球汽车销量的所有净增长都来自新能源汽车。
电池绝缘设计与电动汽车安全紧密相关
在上述契机下，从HEV、PHEV、EREV和纯电动等带有高压电气部件的产品开始越来越多，围绕高压电池系统的汽车成为设计主流，电压范围从200V到800V。
在这里存在一个现实的问题，就是如何在紧凑空间里面解决绝缘问题。
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4月24日，长安新能源发布《关于暂停收取奔奔E-Star国民版车型订单的公告》，宣布4月25日起暂停收取奔奔E-Star国民版车型订单。奔奔E-Star车型共有7款车型，其中国民版有5款，售价在2.98万~5.38万元；另外还有赏心版和清心版（7.48-6.98万元）。
总体来看，2022年Q1 A00纯电动汽车一共零售了25万台，随着不同汽车企业都在涨价，我们可以来简单评估一下价格非常敏感的A00市场。
备注：A00纯电动市场重新打开，最重要是靠五菱的Mini EV非常强大的价格，后续欧拉的黑猫和白猫也加了一把火，加上奇瑞这块推进，所以形成了去年A00车系82.5万台的销量。
4月24日，长安新能源发布《关于暂停收取奔奔E-Star国民版车型订单的公告》，宣布4月25日起暂停收取奔奔E-Star国民版车型订单。奔奔E-Star车型共有7款车型，其中国民版有5款，售价在2.98万~5.38万元；另外还有赏心版和清心版（7.48-6.98万元）。
总体来看，2022年Q1 A00纯电动汽车一共零售了25万台，随着不同汽车企业都在涨价，我们可以来简单评估一下价格非常敏感的A00市场。
备注：A00纯电动市场重新打开，最重要是靠五菱的Mini EV非常强大的价格，后续欧拉的黑猫和白猫也加了一把火，加上奇瑞这块推进，所以形成了去年A00车系82.5万台的销量。
电池包热管理到底是什么，它的意义是什么？
电池热管理就是给电池包配个「空调」，以实现如下功能：
- 散热：温度过高时，电池会折寿(容量衰减)，暴毙(热失控)风险增加。因此，温度过高时，就需要散热。
- 加热：温度过低时，电池会折寿(容量衰减)、衰弱(性能衰减)，若此时充电还会埋下暴毙隐患(析锂导致的内短路存在引发热失控的风险)。因此，温度过低时，就需要加热(或保温)。
- 温度一致性：我还记得90年代的早期空调，启动起来就一阵冷风猛吹，吹完就歇一会。而如今的空调，大多具备了变频与环绕吹风功能，目的就是为了保持温度在时间与空间两个维度上的一致性。类似地，动力电池也需要尽可能降低温度在空间上的差异性。
以上就是「通俗易懂」地说一说了。那么「展开讲讲」呢？「展开讲讲」就很复杂了，咱们挑重点说一下。
[威武]散热与温度一致性
从原理上讲，电池包那么大坨的扁平金属体，工作时放电倍率也不高，自身产热是相当少的，要想把整个电池包弄成过热状态，也是很困难的。那么，散热是指什么问题呢？
凯迪拉克 Lyriq电池马【图1】
电芯Cell组成了模组Module，模组Module组成了电池包Pack。整个电池包的平均温度不高，但难保某个电芯的温度略高于平均。【图2】
这就涉及到「不患寡而患不均」的问题了，一个社会中穷人太穷、富人太富，就可能带来动荡变革。然而，电池包里的个别电芯只是「略」高于平均啊，也会出问题吗？
个别电芯温度高一点没关系，成不了气候，时间长了就被周边电芯给「冰」回来了。关键问题是，温度一高，电芯里会产生副反应；这些副反应大多是放热的，然后导致温度更高。
【图3】温度高 → 副反应 → 温度更高 → 新的副反应 → 温度更高 …… 链式反应到达某个临界点之前，还可以称为是「热堆积」；到达临界点之后，形势就无法逆转，就成了「热失控」了。
【图4】个别电芯的热失控放出大量热，把周围的电芯也加热到临界温度，后果可想而知 —— 因此，我们看到的电动汽车惨烈的电池事故，几乎都是「千里之堤溃于蝼蚁」的故事。
所以说，从电池包的整体来说，散热就不太需要关心的事情，但我们需要防止局部过热。具体来说，要防止某个电芯过热，甚至更细一些，防止电芯的某个部位过热。
【图5】比如说，通用汽车还给单节电芯设计过一种「毛细血管」散热，保证单体电芯的局部也不过热，这是相当黑科技的，甚至有点过了。
散热的主要任务不是防止整体过热，而是防止局部过热。这思路就和温度一致性问题相似了，所以我就将两个问题放在一起讨论了。
保证电池温度一致性，还是挺难的。 因为外界环境忽冷忽热，导热流体的线路也是固定的，这就造成了电芯间的温度像琴弦一样此起彼伏：【图6】
要解决这个问题，思路有两个。
思路一是设计合理的流道。举一个简单的设计迭代例子：【图7】
- 图(a)是最简单的设计，冷却载体(风冷为空气、液冷为水或冷却液)从左向右流动，这会带来一个问题：右侧的冷却液温度较高，散热效果较差，最右侧单体电池的温度就会显著高于最左侧。
- 图(b)进行了一些改良，楔形流道使得右侧的冷却载体流速加快，对冲了冷却液温度较高的因素，从而使得效果好于图(a)。问题是电池包内部是寸土寸金，楔形的角度不可能设计得很大，所以这种设计的效果也不会比图(a)好太多。
- 图(c)是设计了一个往复流道，冷却液周期性地改变流向，从而削弱了一半的温度差异。然而，这种方案也有代价，如果是风冷可以使用风扇交替吹风来实现，但如果是液冷，在工程上就很难实现。
以上只是简单例子，实际情况就要利用流体力学、传热学仿真与工程实践，做成结果就是特斯拉这样子的：【图8】
思路二是使用导热效率更高的冷媒。晚秋时节穿个单衣，走在路上还可以忍；但跳到10来度的游泳池里，一般人抗不过10分钟，为什么？ 因为水冷比风冷效率更高。【图9】
行业里，一开始风冷与水冷都有，现在以水冷为主了。
[威武]加热
散热，防的是局部过热。加热有所不同，它防的是电池包整体太冷，讲究的就是一个「大力出奇迹」的问题。
已经是大力出奇迹了，就要实打实地产生相应的热量，来不得半点虚的。尽管如此，也是有不同技术路线的。【图10】
- 第一种就是PTC加热，1度电能转换成1度热能；
- 第二种是热泵空调，1度电大概能转换成2度热能。
- 第三种是电机余热利用。咱们都说电机比发动机强，就是因为效率高；不幸的是，电机效率越高，余热就越少…… 就说余热利用，涉及到管道泵阀的设计，不同车企的水平差异还是很大的。【图11】
第四种就是加装柴油制暖器，既能给座舱制暖也能给电池制暖。这属于作弊一般的土方法了，但很有效。好处是，你可以开一个电动汽车，名正言顺地去加油站加柴油了！
#微博新知博主##车圈新星驾到#
电池热管理就是给电池包配个「空调」，以实现如下功能：
- 散热：温度过高时，电池会折寿(容量衰减)，暴毙(热失控)风险增加。因此，温度过高时，就需要散热。
- 加热：温度过低时，电池会折寿(容量衰减)、衰弱(性能衰减)，若此时充电还会埋下暴毙隐患(析锂导致的内短路存在引发热失控的风险)。因此，温度过低时，就需要加热(或保温)。
- 温度一致性：我还记得90年代的早期空调，启动起来就一阵冷风猛吹，吹完就歇一会。而如今的空调，大多具备了变频与环绕吹风功能，目的就是为了保持温度在时间与空间两个维度上的一致性。类似地，动力电池也需要尽可能降低温度在空间上的差异性。
以上就是「通俗易懂」地说一说了。那么「展开讲讲」呢？「展开讲讲」就很复杂了，咱们挑重点说一下。
[威武]散热与温度一致性
从原理上讲，电池包那么大坨的扁平金属体，工作时放电倍率也不高，自身产热是相当少的，要想把整个电池包弄成过热状态，也是很困难的。那么，散热是指什么问题呢？
凯迪拉克 Lyriq电池马【图1】
电芯Cell组成了模组Module，模组Module组成了电池包Pack。整个电池包的平均温度不高，但难保某个电芯的温度略高于平均。【图2】
这就涉及到「不患寡而患不均」的问题了，一个社会中穷人太穷、富人太富，就可能带来动荡变革。然而，电池包里的个别电芯只是「略」高于平均啊，也会出问题吗？
个别电芯温度高一点没关系，成不了气候，时间长了就被周边电芯给「冰」回来了。关键问题是，温度一高，电芯里会产生副反应；这些副反应大多是放热的，然后导致温度更高。
【图3】温度高 → 副反应 → 温度更高 → 新的副反应 → 温度更高 …… 链式反应到达某个临界点之前，还可以称为是「热堆积」；到达临界点之后，形势就无法逆转，就成了「热失控」了。
【图4】个别电芯的热失控放出大量热，把周围的电芯也加热到临界温度，后果可想而知 —— 因此，我们看到的电动汽车惨烈的电池事故，几乎都是「千里之堤溃于蝼蚁」的故事。
所以说，从电池包的整体来说，散热就不太需要关心的事情，但我们需要防止局部过热。具体来说，要防止某个电芯过热，甚至更细一些，防止电芯的某个部位过热。
【图5】比如说，通用汽车还给单节电芯设计过一种「毛细血管」散热，保证单体电芯的局部也不过热，这是相当黑科技的，甚至有点过了。
散热的主要任务不是防止整体过热，而是防止局部过热。这思路就和温度一致性问题相似了，所以我就将两个问题放在一起讨论了。
保证电池温度一致性，还是挺难的。 因为外界环境忽冷忽热，导热流体的线路也是固定的，这就造成了电芯间的温度像琴弦一样此起彼伏：【图6】
要解决这个问题，思路有两个。
思路一是设计合理的流道。举一个简单的设计迭代例子：【图7】
- 图(a)是最简单的设计，冷却载体(风冷为空气、液冷为水或冷却液)从左向右流动，这会带来一个问题：右侧的冷却液温度较高，散热效果较差，最右侧单体电池的温度就会显著高于最左侧。
- 图(b)进行了一些改良，楔形流道使得右侧的冷却载体流速加快，对冲了冷却液温度较高的因素，从而使得效果好于图(a)。问题是电池包内部是寸土寸金，楔形的角度不可能设计得很大，所以这种设计的效果也不会比图(a)好太多。
- 图(c)是设计了一个往复流道，冷却液周期性地改变流向，从而削弱了一半的温度差异。然而，这种方案也有代价，如果是风冷可以使用风扇交替吹风来实现，但如果是液冷，在工程上就很难实现。
以上只是简单例子，实际情况就要利用流体力学、传热学仿真与工程实践，做成结果就是特斯拉这样子的：【图8】
思路二是使用导热效率更高的冷媒。晚秋时节穿个单衣，走在路上还可以忍；但跳到10来度的游泳池里，一般人抗不过10分钟，为什么？ 因为水冷比风冷效率更高。【图9】
行业里，一开始风冷与水冷都有，现在以水冷为主了。
[威武]加热
散热，防的是局部过热。加热有所不同，它防的是电池包整体太冷，讲究的就是一个「大力出奇迹」的问题。
已经是大力出奇迹了，就要实打实地产生相应的热量，来不得半点虚的。尽管如此，也是有不同技术路线的。【图10】
- 第一种就是PTC加热，1度电能转换成1度热能；
- 第二种是热泵空调，1度电大概能转换成2度热能。
- 第三种是电机余热利用。咱们都说电机比发动机强，就是因为效率高；不幸的是，电机效率越高，余热就越少…… 就说余热利用，涉及到管道泵阀的设计，不同车企的水平差异还是很大的。【图11】
第四种就是加装柴油制暖器，既能给座舱制暖也能给电池制暖。这属于作弊一般的土方法了，但很有效。好处是，你可以开一个电动汽车，名正言顺地去加油站加柴油了！
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