Hitastjórnun rafhlöðufelur aðallega í sér kælingu, upphitun og hitajöfnun. Kæli- og hitunaraðgerðir stilla fyrst og fremst eftir hugsanlegum áhrifum ytra umhverfishita á rafhlöðuna. Hitajöfnun dregur úr hitamun innan rafhlöðupakkans og kemur í veg fyrir hraða niðurbrot rafhlöðunnar af völdum ofhitnunar á ákveðnum svæðum.
Almennt er kæliaðferðum rafhlöðunnar aðallega skipt í þrjá flokka: loftkælingu, fljótandi kælingu og bein kælingu. Loftkæling nýtir náttúrulegt loft eða kæliloft frá farþegarýminu til að ná fram hitaskiptum og kælingu yfir yfirborð rafhlöðunnar. Vökvakæling notar venjulega sjálfstæða kælivökvarör til að hita eða kæla rafhlöðuna; þetta er sem stendur almenna kæliaðferðin, notuð í Tesla og Volt rafhlöðum. Bein kælikerfi útiloka þörfina á aðskildum kælipípum fyrir rafhlöðuna og nota beint kælimiðil til að kæla hana.
1. Loftkælikerfi
Snemma rafhlöður, vegna minni getu og orkuþéttleika, notuðu oft loftkælingu. Loftkæling skiptist í tvo meginflokka: náttúruleg loftkæling og þvinguð loftkæling (með viftu), að nýta náttúrulegt loft eða kalt loft úr farþegarýminu til að kæla rafhlöðuna.
Eins og er eru 48V rafhlöður í 48V mildum tvinnbílum almennt staðsettar í farþegarýminu og kældar með lofti. Loftkælikerfi- eru tiltölulega einföld í uppbyggingu, tæknilega þroskuð og lág í kostnaði. Hins vegar, vegna takmarkaðrar varmaflutningsgetu loftsins, er varmaskiptanýting þeirra lítil, sem leiðir til lélegrar innra hitastigs einsleitni og erfiðleika við að stjórna hitastigi rafhlöðunnar nákvæmlega. Þess vegna henta loftkælikerfi- almennt fyrir notkun með stuttum akstursdrögum og léttum farartækjum.
2. Vökvakælikerfi
Vökvakæling felur í sér að nota kælivökva til að skiptast á hita við rafhlöðuna. Kælivökva er skipt í tvær tegundir: þau sem geta beint samband við rafhlöðufrumurnar (kísillolía, laxerolía osfrv.) og þau sem hafa samband við frumurnar í gegnum vatnsrásir (vatn og etýlenglýkól osfrv.); í augnablikinu er blanda af vatni og etýlen glýkóli oftar notuð. Vökvakælikerfi innihalda venjulega kælitæki sem er tengt við kælihringrásina og notar kælimiðilinn til að fjarlægja hita frá rafhlöðunni. Kjarnahlutirnir eru þjöppu, kælir og vatnsdæla. Þjöppan, sem aflgjafi fyrir kælingu, ákvarðar varmaskiptagetu alls kerfisins. Kælirinn auðveldar hitaskipti milli kælivökva og kælivökva og magn varmaskipta ákvarðar beint hitastig kælivökva. Vatnsdælan ákvarðar rennsli kælivökvans innan röranna; Hraðara flæði skilar sér í betri hitaskiptaafköstum og öfugt.
Vökvakælikerfi bjóða upp á meiri sveigjanleika. Hægt er að setja kælirásir á milli rafhlöðueininga (nú er almenn nálgun), hægt er að nota kæliplötur neðst á rafhlöðunni, eða hleðslurnar eða einingarnar geta verið sökkt í kælivökva. Kostir fljótandi kælikerfis eru meðal annars háir hitaflutningsstuðlar, hraður flæðihraði, góð hitastig einsleitni og nákvæm hitastýring. Ókostir fela í sér flókið kerfi, miklar kröfur um þéttingu, kælikerfið stendur fyrir umtalsverðum hluta af þyngd rafhlöðupakkans og tiltölulega hár kostnaður.