溫度對(duì)動(dòng)力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法

1、溫度對(duì)動(dòng)力電池性能影響以及電池包溫度控制方法匯報(bào)人：溫度對(duì)動(dòng)力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第1頁(yè)溫度對(duì)動(dòng)力電池性能影響 動(dòng)力電池工作電流大，產(chǎn)熱量大，同時(shí)電池包又是一個(gè)相對(duì)封閉環(huán)境，這會(huì)造成電池溫度上升。磷酸鐵鋰電池工作溫度要求在60以下，而夏季室外溫度已靠近40，同時(shí)電池本身產(chǎn)熱量大，這將造成電池工作環(huán)境溫度過(guò)高。溫度對(duì)動(dòng)力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第2頁(yè)溫度對(duì)動(dòng)力電池性能影響 電池溫升一個(gè)主要原因是電池內(nèi)阻引發(fā)溫升。 對(duì)于鋰離子電池來(lái)說(shuō)電池內(nèi)部熱量包含反應(yīng)熱、極化熱和焦耳熱。反應(yīng)熱在充電時(shí)為負(fù)值，在放電時(shí)為正值，焦耳熱由電池內(nèi)阻產(chǎn)生。當(dāng)電池溫度達(dá)70-80時(shí),反應(yīng)熱占了電

2、池總產(chǎn)熱量很大百分比;而在小于上述溫度放電時(shí),焦耳熱占百分比較大。溫度對(duì)動(dòng)力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第3頁(yè)溫度對(duì)動(dòng)力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第4頁(yè)電池內(nèi)阻與溫度及SOC存在親密關(guān)系：溫度對(duì)動(dòng)力電池性能影響其中R /R0為電池實(shí)際內(nèi)阻與標(biāo)稱(chēng)內(nèi)阻（25，SOC=0）比值。溫度對(duì)動(dòng)力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第5頁(yè) 在常溫附近, 溫度對(duì)鋰離子電池和鉛酸電池放電容量影響沒(méi)有顯著差異, 但在0以下,鋰離子電池放電容量下降得比鉛酸電池要快。同時(shí), 在低溫條件下, 車(chē)輛起動(dòng)性能會(huì)變差, 因而純電動(dòng)汽車(chē)上鋰離子電池組要有保溫辦法。溫度對(duì)動(dòng)力電池性能影響溫度對(duì)動(dòng)力電池性能的影響

3、以與電池包溫度控制方法第6頁(yè) 當(dāng)溫度由18下降到0時(shí), 150Ah 單體磷酸鐵鋰電池內(nèi)阻增加1倍; 當(dāng)溫度下降到-10時(shí), 電池內(nèi)阻增加2 倍; 但鉛酸蓄電池在溫度由20下降到-10時(shí), 內(nèi)阻只增加40%。顯然, 在耐低溫影響方面,鉛酸蓄電池要優(yōu)于磷酸鐵鋰電池。各種燃油汽車(chē)都使用鉛酸電池作為起動(dòng)電源, 可能與此關(guān)。溫度對(duì)動(dòng)力電池性能影響溫度對(duì)動(dòng)力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第7頁(yè)溫度對(duì)動(dòng)力電池性能影響 這一現(xiàn)象主要與兩種電池使用電解液相關(guān)。磷酸鐵鋰電池使用是有機(jī)電解液, 導(dǎo)電性遠(yuǎn)比鉛酸蓄電池使用H2SO4 電解液差（近200 倍）, 且在0以下時(shí), 導(dǎo)電率下降很快。另外, 在低溫下充電

4、, 會(huì)造成電極表面固體電解質(zhì)相界面（SEI）膜增厚, 使其電阻增加。溫度對(duì)動(dòng)力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第8頁(yè)溫度對(duì)動(dòng)力電池性能影響 近年來(lái)許多人實(shí)際取得鋰離子電池組循環(huán)壽命數(shù)據(jù), 要遠(yuǎn)低于以前人們所宣稱(chēng)1000次。尤其是在環(huán)境溫度下降或升高時(shí), 循環(huán)壽命下降得更加快。引發(fā)鋰離子電池循環(huán)壽命快速下降原因, 除了各單體電池不均勻外, 也與電池內(nèi)阻隨循環(huán)次數(shù)增加而快速增加相關(guān)。溫度對(duì)動(dòng)力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第9頁(yè)溫度對(duì)動(dòng)力電池性能影響 另外，因?yàn)榘l(fā)燒電池體密集擺放，中間區(qū)域必定熱量聚集較多，邊緣區(qū)域較少則增加了電池包中各單體之間溫度不均衡，這將造成各電池模塊、單體性能不均

5、衡，最終影響電池性能一致性及電池荷電狀態(tài)（SOC）預(yù)計(jì)準(zhǔn)確性，影響到電動(dòng)車(chē)系統(tǒng)控制。溫度對(duì)動(dòng)力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第10頁(yè) 同一個(gè)蓄電池在不一樣溫度下熱耗率（每產(chǎn)生1kWh電能所消耗熱量）是不一樣，這是因?yàn)殡姵貎?nèi)部化學(xué)反應(yīng)與溫度親密相關(guān)。周?chē)h(huán)境溫度較低，蓄電池運(yùn)行時(shí)會(huì)本身反應(yīng)產(chǎn)生熱量較多。在蓄電池正常運(yùn)行溫度范圍內(nèi)，環(huán)境溫度越高蓄電池本身產(chǎn)生熱量相對(duì)越少，所消耗化學(xué)能越少，效率較高。 所以，除了給電池降溫外，在外部環(huán)境較低時(shí)還要適當(dāng)加溫。溫度對(duì)動(dòng)力電池性能影響溫度對(duì)動(dòng)力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第11頁(yè)溫度對(duì)動(dòng)力電池性能影響 總之，電池產(chǎn)生熱量主要取決于電池類(lèi)型、電

6、池工作狀態(tài)（充電/ 放電）、電池荷電狀態(tài)（SOC）及環(huán)境溫度條件等。同時(shí)，電池工作環(huán)境溫度又會(huì)影響電池內(nèi)阻、熱耗率、放電容量、循環(huán)壽命、狀態(tài)一致性等。溫度對(duì)動(dòng)力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第12頁(yè)溫度調(diào)整方法 假如電池在絕熱或高溫等熱傳遞不充分內(nèi)部環(huán)境中運(yùn)行，電池溫度將會(huì)顯著上升，從而造成電池內(nèi)部形成“熱點(diǎn)”，最終可能產(chǎn)生熱失控。鋰離子電池在熱方面關(guān)鍵問(wèn)題是怎樣防止整個(gè)大型電池包體系內(nèi)部溫度顯著上升和由此產(chǎn)生熱失控。溫度對(duì)動(dòng)力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第13頁(yè)熱管理主要有以下幾個(gè)功效：1.保持電池溫度均衡；2.降低電池包中溫度分布不均；3.消除與失控溫度相關(guān)潛在危險(xiǎn)；4.提供

7、通風(fēng)，確保電池所產(chǎn)生潛在有害氣體能及時(shí)排出；溫度調(diào)整方法溫度對(duì)動(dòng)力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第14頁(yè) 對(duì)于電池包溫度傳感器而言，對(duì)于不一樣電池包結(jié)構(gòu)傳感器應(yīng)放置在不一樣測(cè)溫點(diǎn)位置，且需求數(shù)量不一。溫度傳感器應(yīng)該放置在最具代表性，溫度改變幅度最大地點(diǎn)，比如空氣進(jìn)出口位置以及電池包中間區(qū)域。尤其是最高溫和最低溫處，以及電池包中心熱量累積較厲害區(qū)域。溫度調(diào)整方法溫度對(duì)動(dòng)力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第15頁(yè)溫度調(diào)整方法 溫控方式有主動(dòng)方式和被動(dòng)方式兩種。 采取主動(dòng)方式還是被動(dòng)方式加熱和散熱，效率會(huì)有很大差異。被動(dòng)系統(tǒng)所要求成本會(huì)比較低，采取設(shè)施也會(huì)相對(duì)較簡(jiǎn)單。主動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就相對(duì)復(fù)雜

8、一些，且需要更大附加功率，但它熱管理會(huì)愈加有效。溫度對(duì)動(dòng)力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第16頁(yè)溫度對(duì)動(dòng)力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第17頁(yè)溫度對(duì)動(dòng)力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第18頁(yè)降溫調(diào)整方法 降溫調(diào)整換熱材料主要有：空氣、水、變相材料 空氣傳熱系數(shù)最小，換熱效果不如水顯著，同時(shí)利用空氣被動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)，環(huán)境空氣必須在一定溫度范圍(10-35)中才能正常進(jìn)行熱管理，在環(huán)境極冷或極熱條件下運(yùn)行電池包可能會(huì)產(chǎn)生更大不均勻。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕；有害氣體產(chǎn)生時(shí)能有效通風(fēng)，成本較低。溫度對(duì)動(dòng)力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第19頁(yè)降溫調(diào)整方法空冷主要有并行和串行兩種通風(fēng)方式

9、。溫度對(duì)動(dòng)力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第20頁(yè)降溫調(diào)整方法 使用水作為傳熱介質(zhì)，需要考慮到導(dǎo)電性，安全性，還有密封性，以及以后維修方便性，還要考慮到電池包整體重量。相變材料(比如液體石蠟)傳熱蓄熱能力最強(qiáng)，且在到達(dá)相變溫度時(shí)能夠大量吸熱或放熱而不升溫降溫。經(jīng)過(guò)選取適當(dāng)相變材料能夠使電池單體有效地到達(dá)熱平衡，很好控制電池溫度上下限，防止產(chǎn)生溫度過(guò)高過(guò)低現(xiàn)象，不過(guò)成本較高。溫度對(duì)動(dòng)力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第21頁(yè) 當(dāng)前考慮到電池包熱管理結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，大多采取是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單風(fēng)冷方式。且考慮到散熱均勻性大多采取并行通風(fēng)方式。如豐田普銳斯風(fēng)冷設(shè)計(jì)就非常含有代表性。經(jīng)過(guò)抽取式風(fēng)扇把從空調(diào)

10、中引進(jìn)冷卻氣流吸入電池包，氣流流經(jīng)電池包后對(duì)電池進(jìn)行有效地散熱，最終由風(fēng)扇抽出車(chē)外。降溫調(diào)整方法溫度對(duì)動(dòng)力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第22頁(yè)升溫調(diào)整方法 因?yàn)殡姵匕辛魉偌翱諉?wèn)限制，且氣態(tài)空氣將熱量傳導(dǎo)到固態(tài)電池上效率較低，且各處流速不均，極難確保均勻傳熱，所以更多采取其它方式，如加熱扳加熱、發(fā)燒線纏繞加熱，電熱膜包覆加熱等方式。結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單加熱方式就是在電池包上下添加加熱板實(shí)施加熱，還有就是在每個(gè)電池列前后纏繞加熱線，或者利用加熱膜（如金屬電熱膜，碳基電熱膜等）整個(gè)包覆在電池四面進(jìn)行加熱。溫度對(duì)動(dòng)力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第23頁(yè) 電池加熱所利用能量也是由電動(dòng)汽車(chē)電池包中能量起源提供，所以必需考慮到加熱能量利用有效性。電熱膜直接接觸電池殼體，而且電熱膜含有很高成形性能夠緊密貼在電池本體上，傳熱效率更高且能量浪費(fèi)損