溫度對動力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法

1、溫度對動力電池性能影響以及電池包溫度控制方法匯報人：溫度對動力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第1頁溫度對動力電池性能影響 動力電池工作電流大，產(chǎn)熱量大，同時電池包又是一個相對封閉環(huán)境，這會造成電池溫度上升。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，同時電池本身產(chǎn)熱量大，這將造成電池工作環(huán)境溫度過高。溫度對動力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第2頁溫度對動力電池性能影響 電池溫升一個主要原因是電池內(nèi)阻引發(fā)溫升。 對于鋰離子電池來說電池內(nèi)部熱量包含反應熱、極化熱和焦耳熱。反應熱在充電時為負值，在放電時為正值，焦耳熱由電池內(nèi)阻產(chǎn)生。當電池溫度達70-80時,反應熱占了電

2、池總產(chǎn)熱量很大百分比;而在小于上述溫度放電時,焦耳熱占百分比較大。溫度對動力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第3頁溫度對動力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第4頁電池內(nèi)阻與溫度及SOC存在親密關系：溫度對動力電池性能影響其中R /R0為電池實際內(nèi)阻與標稱內(nèi)阻（25，SOC=0）比值。溫度對動力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第5頁 在常溫附近, 溫度對鋰離子電池和鉛酸電池放電容量影響沒有顯著差異, 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, 在低溫條件下, 車輛起動性能會變差, 因而純電動汽車上鋰離子電池組要有保溫辦法。溫度對動力電池性能影響溫度對動力電池性能的影響

3、以與電池包溫度控制方法第6頁 當溫度由18下降到0時, 150Ah 單體磷酸鐵鋰電池內(nèi)阻增加1倍; 當溫度下降到-10時, 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, 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。各種燃油汽車都使用鉛酸電池作為起動電源, 可能與此關。溫度對動力電池性能影響溫度對動力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第7頁溫度對動力電池性能影響 這一現(xiàn)象主要與兩種電池使用電解液相關。磷酸鐵鋰電池使用是有機電解液, 導電性遠比鉛酸蓄電池使用H2SO4 電解液差（近200 倍）, 且在0以下時, 導電率下降很快。另外, 在低溫下充電

4、, 會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。溫度對動力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第8頁溫度對動力電池性能影響 近年來許多人實際取得鋰離子電池組循環(huán)壽命數(shù)據(jù), 要遠低于以前人們所宣稱1000次。尤其是在環(huán)境溫度下降或升高時, 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。溫度對動力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第9頁溫度對動力電池性能影響 另外，因為發(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）預計準確性，影響到電動車系統(tǒng)控制。溫度對動力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第10頁 同一個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，這是因為電池內(nèi)部化學反應與溫度親密相關。周圍環(huán)境溫度較低，蓄電池運行時會本身反應產(chǎn)生熱量較多。在蓄電池正常運行溫度范圍內(nèi)，環(huán)境溫度越高蓄電池本身產(chǎn)生熱量相對越少，所消耗化學能越少，效率較高。 所以，除了給電池降溫外，在外部環(huán)境較低時還要適當加溫。溫度對動力電池性能影響溫度對動力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第11頁溫度對動力電池性能影響 總之，電池產(chǎn)生熱量主要取決于電池類型、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，電池工作環(huán)境溫度又會影響電池內(nèi)阻、熱耗率、放電容量、循環(huán)壽命、狀態(tài)一致性等。溫度對動力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第12頁溫度調(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)境中運行，電池溫度將會顯著上升，從而造成電池內(nèi)部形成“熱點”，最終可能產(chǎn)生熱失控。鋰離子電池在熱方面關鍵問題是怎樣防止整個大型電池包體系內(nèi)部溫度顯著上升和由此產(chǎn)生熱失控。溫度對動力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第13頁熱管理主要有以下幾個功效：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潛在危險；4.提供

7、通風，確保電池所產(chǎn)生潛在有害氣體能及時排出；溫度調(diào)整方法溫度對動力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第14頁 對于電池包溫度傳感器而言，對于不一樣電池包結(jié)構(gòu)傳感器應放置在不一樣測溫點位置，且需求數(shù)量不一。溫度傳感器應該放置在最具代表性，溫度改變幅度最大地點，比如空氣進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)整方法溫度對動力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第15頁溫度調(diào)整方法 溫控方式有主動方式和被動方式兩種。 采取主動方式還是被動方式加熱和散熱，效率會有很大差異。被動系統(tǒng)所要求成本會比較低，采取設施也會相對較簡單。主動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就相對復雜

8、一些，且需要更大附加功率，但它熱管理會愈加有效。溫度對動力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第16頁溫度對動力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第17頁溫度對動力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第18頁降溫調(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，同時利用空氣被動調(diào)溫系統(tǒng)，環(huán)境空氣必須在一定溫度范圍(10-35)中才能正常進行熱管理，在環(huán)境極冷或極熱條件下運行電池包可能會產(chǎn)生更大不均勻。結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕；有害氣體產(chǎn)生時能有效通風，成本較低。溫度對動力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第19頁降溫調(diào)整方法空冷主要有并行和串行兩種通風方式

9、。溫度對動力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第20頁降溫調(diào)整方法 使用水作為傳熱介質(zhì)，需要考慮到導電性，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，且在到達相變溫度時能夠大量吸熱或放熱而不升溫降溫。經(jīng)過選取適當相變材料能夠使電池單體有效地到達熱平衡，很好控制電池溫度上下限，防止產(chǎn)生溫度過高過低現(xiàn)象，不過成本較高。溫度對動力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第21頁 當前考慮到電池包熱管理結(jié)構(gòu)復雜性，大多采取是結(jié)構(gòu)簡單風冷方式。且考慮到散熱均勻性大多采取并行通風方式。如豐田普銳斯風冷設計就非常含有代表性。經(jīng)過抽取式風扇把從空調(diào)

10、中引進冷卻氣流吸入電池包，氣流流經(jīng)電池包后對電池進行有效地散熱，最終由風扇抽出車外。降溫調(diào)整方法溫度對動力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第22頁升溫調(diào)整方法 因為電池包中流速及空問限制，且氣態(tài)空氣將熱量傳導到固態(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)最簡單加熱方式就是在電池包上下添加加熱板實施加熱，還有就是在每個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）整個包覆在電池四面進行加熱。溫度對動力電池性能的影響以與電池包溫度控制方法第23頁 電池加熱所利用能量也是由電動汽車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損