鋰動力電池管理系統熱管理策略研究

王曉文 李雪 梁姣利

摘 要：鋰動力電池作為新能源之一，也是電動車的主要材料，雖具有許多的優勢但是材料本身還是存在一定的缺陷，最明顯的缺陷就是溫度不穩定。對電池的管理就需要電池管理系統，對于溫度的管理則采用熱管理系統，這兩種的管理系統相互配合才能保證鋰動力電池安全使用。

關鍵詞：鋰動力電池;熱管理;策略

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.220

鋰動力電池的出現緩解了石化能源緊張的問題，同時也讓人們重新思考了能源結構調整的問題，新能源的使用勢在必行。可持續發展成為全球發展的新理念，各種新能源的誕生與使用也使得可持續發展理念得到了貫徹，在這其中電動車的推廣使用使得鋰動力電池活躍起來，在多個領域得到了廣泛的應用。

1 溫度對于鋰動力電池的影響

鋰動力電池誕生在20世紀屬于新型高能電池，它被廣泛的應用于日用與軍工領域，隨著全球溫度變暖“溫室效應”影響加深，對于能源結構的調整勢在必行，而電能作為節能高效的能源被廣泛的運用，并逐步的替代石化能源，電動車的出現就是順應時代的發展要求，并得到了全球的認可。在鋰動力電池熱管理中，最主要的管理就是對溫度的控制與調整，以此來保證鋰動力電池能夠穩定安全的使用，可以說溫度對于鋰動力電池有著不可忽視的影響。溫度對于鋰動力電池的影響主要有幾個方面，分別是：

1.1 電池性能影響

電池的使用壽命與安全性都與它的性能有著直接性的關系，而溫度對于電池的影響又是最為關鍵的。簡單的說，若是電池的溫度較高的時候，其內部的電池活性物質越發活躍，電池的內阻會相應的減小，這樣能夠提高電池的使用效率;反之，若是電池的溫度較低，電池的活性物質不夠活躍，那么電池的內阻都會隨之增加，這樣在實際的使用中容量就會減少，那么電池的能量使用效率就會比較低。電池如果一直在高溫的環境下進行工作，電池的使用壽命就會跟著縮短，在性能方面也會降低，這樣的狀態又是無可避免的，尤其是電動車會在運行的過程中局部的溫度能超過70攝氏度，如此情況下鋰電池組在熱環境中就會產生單體性能不均衡的狀態，這種不均衡狀態長久持續下去就會縮短鋰電池組的壽命從而導致整體的失效，也縮減了電池的壽命。

1.2 安全性影響

電池雖然在高溫狀態下能更好的發揮性能，但是溫度一旦超過零界點不但不能使得電池發揮好的性能還可能會造成電池在使用的過程中發生爆炸現象。鋰動力電池會發生熱失控的原因就是電池溫度不斷的升高，隨著溫度的升高電池的各處性能都在發生著改變，一旦超過安全的使用范圍，就可能引發電池發生爆炸的危險。因此，鋰動力電池在實際的使用過程中對于溫度的控制不只是依靠熱管理系統，同時也需要電池管理系統的配合。

2 鋰動力電池熱管理有效策略

2.1 溫控范圍與限值

電池管理系統最主要就是保證鋰電池組能夠在安全的溫度下進行工作，并且能夠準確的提供車輛控制所需要的各種信息，一旦發生異常就能夠及時的作出反應，同時也能夠根據溫度、環境等的變化來調整電池的充放電功率等。電池管理系統的主要功能就是對電池的各種參數、狀態、故障、熱管理等進行相應的管理與監測。熱管理在這其中就是為了保證電池能在正常溫度下進行運行，是對溫度的一種有效管理與監測。鋰動力電池的種類是很多的，那么相應的溫控范圍與限值也就不盡相同，要根據不同的種類來選擇相應的熱管理。為了體現出熱管對鋰動力電池溫控范圍與限值的影響就簡單的以幾種常見的鋰動力電池來進行說明。

磷酸鐵鋰電池它工作的正常溫度控制范圍是-10℃～60℃，不過通過對其進行的各種實驗證明了其在0℃以下是不能推動電動車進行正常的行駛的。以此來看，可以確定電動車鋰動力電池的溫度應該控制在0℃～60℃。在這樣的溫控范圍內，無論是電阻還是電壓都需要在合適的溫度下才能保證電池的使用壽命，一般來說25℃與40℃是比較接近的，若是電池在46℃的情況下進行連續性的工作，會直接導致電池的壽命縮短一半，在這樣的情況下，高倍率的充放電其實是相當明顯的。因此，熱管可以將35℃或者46℃作為對電池的兩個溫控限值。

2.2 控制策略

鋰動力電池電芯的溫度與電池箱的內部環境溫度的差值就被稱作溫升，而電芯之間的溫度差值則被稱為溫差。這也是熱管的內容中不容忽視的部分，電芯是否正常就需要對其所處的溫度進行檢測，要保證電芯的工作溫度一致，在這個情況下就可以將溫升最大值定義為6℃，溫差的最大值則為3.5℃。熱管控制策略有幾種狀況，即：（1）<0℃時，電池管理系統就會對熱管理提出電池需要加熱的指令，說明在這種狀況下，并沒達到可以正常運行的狀態，就需要熱管理對電池進行預熱以保證電動車可以正常的運行，一般都是外部溫度比較低的狀況下。（2）≥0℃且<35℃時，電池管理系統就會認為電池處于正常的運行狀態，這時就不需要熱管理對其進行額外的溫度控制，在這種狀態下，電動車能保證正常的行駛，電池的性能也能保持最佳，是一個比較合理的溫度范圍，在這個溫度下電池整體都處于安全的溫度范圍，熱管理無需多做其它。（3）0℃<<35℃且35℃<<45℃時，在這種狀態下，電池管理系統是允許電池進行正常的充放電，并且通知熱管理進行必要的散熱冷卻處理，這是一個相對比較復雜的溫度狀態，在這里就需要熱管理配合著電池管理系統來對電池進行溫度的控制，必要的散熱冷卻是為了將電池的高溫保持在正常的溫度范圍之內。

3 總結

總而言之，鋰動力電池在未來有著宏觀的發展前景，它的優勢要凸顯但是存在的缺陷也是不能忽視的，若不能妥善的改善鋰動力電池存在的缺陷就無法使其穩定的發展，通過熱管理來彌補其溫度上的缺陷，只有控制好溫度才能保證鋰動力電池可以長久的使用，延長其使用壽命，拓寬其發展領域。

參考文獻：

[1]王秋霞.鋰動力電池管理系統熱管理策略研究[J].機電工程技術，2016，45（09）：65-67+127.

[2]王文清.純電動汽車用鋰動力電池熱管理系統開發研究[D].湖南大學，2016.