锂动力电池管理系统热管理策略研究

王晓文 李雪 梁姣利

摘 要：锂动力电池作为新能源之一，也是电动车的主要材料，虽具有许多的优势但是材料本身还是存在一定的缺陷，最明显的缺陷就是温度不稳定。对电池的管理就需要电池管理系统，对于温度的管理则采用热管理系统，这两种的管理系统相互配合才能保证锂动力电池安全使用。

关键词：锂动力电池;热管理;策略

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

锂动力电池的出现缓解了石化能源紧张的问题，同时也让人们重新思考了能源结构调整的问题，新能源的使用势在必行。可持续发展成为全球发展的新理念，各种新能源的诞生与使用也使得可持续发展理念得到了贯彻，在这其中电动车的推广使用使得锂动力电池活跃起来，在多个领域得到了广泛的应用。

1 温度对于锂动力电池的影响

锂动力电池诞生在20世纪属于新型高能电池，它被广泛的应用于日用与军工领域，随着全球温度变暖“温室效应”影响加深，对于能源结构的调整势在必行，而电能作为节能高效的能源被广泛的运用，并逐步的替代石化能源，电动车的出现就是顺应时代的发展要求，并得到了全球的认可。在锂动力电池热管理中，最主要的管理就是对温度的控制与调整，以此来保证锂动力电池能够稳定安全的使用，可以说温度对于锂动力电池有着不可忽视的影响。温度对于锂动力电池的影响主要有几个方面，分别是：

1.1 电池性能影响

电池的使用寿命与安全性都与它的性能有着直接性的关系，而温度对于电池的影响又是最为关键的。简单的说，若是电池的温度较高的时候，其内部的电池活性物质越发活跃，电池的内阻会相应的减小，这样能够提高电池的使用效率;反之，若是电池的温度较低，电池的活性物质不够活跃，那么电池的内阻都会随之增加，这样在实际的使用中容量就会减少，那么电池的能量使用效率就会比较低。电池如果一直在高温的环境下进行工作，电池的使用寿命就会跟着缩短，在性能方面也会降低，这样的状态又是无可避免的，尤其是电动车会在运行的过程中局部的温度能超过70摄氏度，如此情况下锂电池组在热环境中就會产生单体性能不均衡的状态，这种不均衡状态长久持续下去就会缩短锂电池组的寿命从而导致整体的失效，也缩减了电池的寿命。

1.2 安全性影响

电池虽然在高温状态下能更好的发挥性能，但是温度一旦超过零界点不但不能使得电池发挥好的性能还可能会造成电池在使用的过程中发生爆炸现象。锂动力电池会发生热失控的原因就是电池温度不断的升高，随着温度的升高电池的各处性能都在发生着改变，一旦超过安全的使用范围，就可能引发电池发生爆炸的危险。因此，锂动力电池在实际的使用过程中对于温度的控制不只是依靠热管理系统，同时也需要电池管理系统的配合。

2 锂动力电池热管理有效策略

2.1 温控范围与限值

电池管理系统最主要就是保证锂电池组能够在安全的温度下进行工作，并且能够准确的提供车辆控制所需要的各种信息，一旦发生异常就能够及时的作出反应，同时也能够根据温度、环境等的变化来调整电池的充放电功率等。电池管理系统的主要功能就是对电池的各种参数、状态、故障、热管理等进行相应的管理与监测。热管理在这其中就是为了保证电池能在正常温度下进行运行，是对温度的一种有效管理与监测。锂动力电池的种类是很多的，那么相应的温控范围与限值也就不尽相同，要根据不同的种类来选择相应的热管理。为了体现出热管对锂动力电池温控范围与限值的影响就简单的以几种常见的锂动力电池来进行说明。

磷酸铁锂电池它工作的正常温度控制范围是-10℃～60℃，不过通过对其进行的各种实验证明了其在0℃以下是不能推动电动车进行正常的行驶的。以此来看，可以确定电动车锂动力电池的温度应该控制在0℃～60℃。在这样的温控范围内，无论是电阻还是电压都需要在合适的温度下才能保证电池的使用寿命，一般来说25℃与40℃是比较接近的，若是电池在46℃的情况下进行连续性的工作，会直接导致电池的寿命缩短一半，在这样的情况下，高倍率的充放电其实是相当明显的。因此，热管可以将35℃或者46℃作为对电池的两个温控限值。

2.2 控制策略

锂动力电池电芯的温度与电池箱的内部环境温度的差值就被称作温升，而电芯之间的温度差值则被称为温差。这也是热管的内容中不容忽视的部分，电芯是否正常就需要对其所处的温度进行检测，要保证电芯的工作温度一致，在这个情况下就可以将温升最大值定义为6℃，温差的最大值则为3.5℃。热管控制策略有几种状况，即：（1）<0℃时，电池管理系统就会对热管理提出电池需要加热的指令，说明在这种状况下，并没达到可以正常运行的状态，就需要热管理对电池进行预热以保证电动车可以正常的运行，一般都是外部温度比较低的状况下。（2）≥0℃且<35℃时，电池管理系统就会认为电池处于正常的运行状态，这时就不需要热管理对其进行额外的温度控制，在这种状态下，电动车能保证正常的行驶，电池的性能也能保持最佳，是一个比较合理的温度范围，在这个温度下电池整体都处于安全的温度范围，热管理无需多做其它。（3）0℃<<35℃且35℃<<45℃时，在这种状态下，电池管理系统是允许电池进行正常的充放电，并且通知热管理进行必要的散热冷却处理，这是一个相对比较复杂的温度状态，在这里就需要热管理配合着电池管理系统来对电池进行温度的控制，必要的散热冷却是为了将电池的高温保持在正常的温度范围之内。

3 总结

总而言之，锂动力电池在未来有着宏观的发展前景，它的优势要凸显但是存在的缺陷也是不能忽视的，若不能妥善的改善锂动力电池存在的缺陷就无法使其稳定的发展，通过热管理来弥补其温度上的缺陷，只有控制好温度才能保证锂动力电池可以长久的使用，延长其使用寿命，拓宽其发展领域。

参考文献：

[1]王秋霞.锂动力电池管理系统热管理策略研究[J].机电工程技术，2016，45（09）：65-67+127.

[2]王文清.纯电动汽车用锂动力电池热管理系统开发研究[D].湖南大学，2016.