银杉蓄电池DETA蓄电池空气电池结构设计论文
空气电池结构规划论文 篇1：
锂离子动力电池工业技能开展概述
1 概述
电动轿车和传统燃油轿车于19世纪末诞生，此后的一个世纪因为电动车的造价较燃油车昂贵，致使电动轿车的开展几近停滞。直到21世纪电池行业的兴起，电动轿车才迎来了研制及出产制作的热潮。全球电动车的存量取决于美国和中国电动车商场的增长与开展。预计到2020年，全球新动力轿车销量将挨近500万辆。其间，中国约200万辆、美国约100万辆，2国销量占全球销量的3/5。中国的电动车商场现已日趋规范，2015年由中华人民共和国国家开展和变革委员会、中华人民共和国工业和信息化部令第27号发布的《新建纯电动乘用车企业办理规则》中要求电动轿车厂商有必要请求国家开展和变革委员会和工业和信息化部2部分的资质方能出产及出售电动车，而资质批阅严格，现在请求的厂商中有22%取得了国家开展和变革委员会资质，获工业和信息化部的资质企业仅为13%。
关于制作商而言，电动轿车的规划需考虑运用规模、模组体系、本钱、轿车功率、寿数、乘坐与操作等各方面要素。不同类型车辆对引擎、发动机电池的的要求各不相同。传统车仅靠电池进行引擎发动，而混合动力、增程式及纯电动车对电池的要求从吸收再生制动能量、支撑加速到供给仅有的动力和动力，对电池功用要求逐级增高，纯电动车最中心的部件是电池（详见表1）。电动车本钱中最明显的影响要素是电池的本钱，而在工业化初期电动车的本钱也远远高于传统车型（如图1）。跟着电池出产值的添加和电动车商场的改变，电池及其相关组件本钱快速下降。2007—2015年，电池包的本钱从6 700元/kWh降至1 600元/kWh。更好的资料和电芯结构也使得电池体积能量密度添加，如18650电池经过20年时刻开展，容量可从1 400m A h进步至3 400mAh。锂离子电池相关技能的快速前进使电动车制作本钱更具有竞争力。本文概述了锂离子动力电池工业中的电池、模组及体系，并对工业现状进行了总结及剖析。
2 锂离子动力电池
锂离子动力电池是以锂作为充电电荷载体的各类电池的通称。锂离子在分量和电压方面具有独特优势，可作为轿车用可充电电池。锂离子电池的品种很多，这取决于阳极和阴极资料的准确组合。在充电进程中，带正电的锂离子从阴极流过电解质/隔阂进入阳极，并贮存于阳极；电子从负极经过外部电路流向正极，当锂离子不再活动时电池充满电。以钴酸锂（LCO）为例，放电进程中，锂离子经过电解液回流至阴极，电子经过外电路回到负极，当所有离子回到阴极后，电池放电结束（如图2）。电动机将电池的电能转化为机械能来滚动车轮，来自电网的电能可用来给电池充电。
2.1 电池要害资料及特性
图3为各类典型的正负极资料对锂的电位差及理论比容量值。不同的正负极资料对锂的电位及比容量均不同，因而在规划制作电池时可依据不同需求来挑选适合的正负极资料。
2.1.1 正极资料
正极资料在锂离子动力电池中是锂离子的首要来历[1]。现在在工业中运用较多的正极资料包含：六方层状结构的资料如LCO、锂镍钴铝（NCA）、锂镍锰钴氧化物（NMC）、尖晶石结构的锂锰氧化物（LMO）和橄榄石结构的磷酸铁锂（LFP）[2]。LCO具有高能量、高功率的长处，但其热不稳定、寿数较短、负载才能有限；锂锰氧化物具有高功率、热稳定、高安全性、本钱低的优势，但较其他阴极资料容量相对较低且寿数有限[3]，在运用中进步热办理体系会让此类资料更有优势；NCA具有高比能量、杰出的比功率及长循环寿数，但安全性相对较低且本钱更高；锂镍锰钴氧化物中镍具有高比能量、锰的成分可下降电池内阻、可供给高比能量及功率，但镍的稳定性不高且锰供给的比能量较低；LFP具有固有的安全性及热稳定性优势，在乱用状况下体现更为安全，以磷酸铁锂为正极资料的电池电流额定值更高且具有长的循环寿数。低电压和低容量是磷酸铁锂资料的缺陷，这也导致了磷酸铁锂资料的能量密度相对其他资料要低。
2.2.2 负极资料
动力电池工业中的负极资料首要有石墨/碳基、钛酸锂（LTO）、硅合金（Si）。石墨/碳基具有杰出的机械稳定性、杰出的导电率及锂离子运输才能和高的克比容量，但体积容量较低是石墨/碳基资料的缺陷；钛酸锂具有耐受快速充放电速率、固有安全性、长循环寿数的优势，但比较石墨其能量密度更低、本钱更高；硅合金具有高质量/体积容量、低本钱和化学稳定性的优势，但其也存在充电时机械膨胀度高的问题。
2.3 动力电池的品种及特色
动力电池根本单元是由单体电芯组成，电芯的类型从结构上分类包含软包电池、圆柱形电池及方壳电池（如图4）。圆柱电池在工业领域运用极为广泛，其尺度易于规范化出产，因而圆柱电池也具有高产值及价格竞争力的特色，但圆柱电池的结构会影响动力电池全体的分量然后使动力电池拼装密度及比能量下降。软包电池具有高的功率和能量密度，质量较轻且更简略有用的运用拼装空间。与圆柱电池比较，软包电池需求更多的商业化空间。软包电池的局限性在于缺少成型规范，在模组中需求结構支撑及冷却散热体系，尤其在运用高能量大软包电池时，对热乱用等安全方面的维护规划仍存在巨大应战。方壳电池具有圆柱和软包电池的共有长处，分层的办法进步了空间运用率并能依据不同的要求进行灵敏的模组规划，但方壳电池亦缺少成型规范，大成组的方壳电池能量高且制作本钱较圆柱电池要高，一起对乱用和安全性破坏的维护规划的要求更高。
动力锂离子电池从资料体系分类为固态电池、金属空气电池（如：锂、铝、锌、钠）、锂硫电池（Li-S）、钠离子电池、硅合金（硅）电池。固态电池优势在于其固态电解质，无需考虑电池运用进程中的走漏问题，因而也大大进步了电池运用的安全性；高电压的固态电池也可进步电池包潜在能量密度，在电池包运用中可不置入冷却体系然后让动力电池体系更轻、更高效。固态电池研制中最大应战即进步固态电解液的导电性，而在工业化中的大批量出产并让本钱被商场承受也是一大应战[4]；金属空气电池具有纯金属阳极和氧气（O2）阴极，理论容量高（可达1 000Wh/kg以上）且未选用重金属制备电池，进步了环保性和安全性。金属空气电池的循环寿数短，实际可再充电、空气办理及高功率下能量密度下降问题依然归于研讨应战。锂硫电池中硫是来历丰厚且低本钱的资料，锂硫电池具有高的理论质量能量密度，在安全性方面有待进步的空间。锂硫电池体积能量密度偏低，功率密度和放电倍率问题仍有待处理，循环寿数及稳定性在研制层面有较多应战。钠离子电池中钠的本钱低且来历丰厚、安全性高，但体积和质量能量密度问题还需进一步深入研讨处理。硅合金（硅电池）具有比石墨高10倍的质量容量，可变得更轻及贮存更多能量，但循环寿数是此类电池的短板，实际运用存在约束。
2.4 动力电池的出产及供应链
电池出产首要分为电极极片制作和电池拼装2方面工序。电极拼装工序为：粉末-混料-涂覆-枯燥-辊压-分切；电池拼装工序为：叠片-焊接-打包-注液-化成/老化-下线检测（EOL测验），详见图5所示。
动力电池是由电解液、隔阂、集流体、粘结剂、阴阳极资料、导电剂及粘结剂等资料组成。按电池本钱及相对比重细分，电池价值不仅仅来自初级电化学资料，而是散布于电池中的各个组分，以NCA圆柱电池为例（如图6）。各组分的体积和本钱占比有必定的正相关性，又并非彻底正相关。电池出产中正极资料在体积和本钱的占比均最大，且本钱较体积占比更高（高约11%）；负极资料次之，其体积占比与本钱占比相当；电解液的体积占比12%，本钱为9%；隔阂体积占比2%，但本钱占比为14%；添加剂如粘结剂和导电剂的体积和本钱现在在工业中占比仅约为1%。
正极资料是锂离子电池中所占体积和本钱最高的组分，是动力电池工业开展的要害。而正极资料的典型原料为钴和锂。2016年钴的储备量和产值最丰厚的国家是刚果；中国钴储备量为8万t，位居国际第9位，而开采矿产值为国际第2；美国钴储备量及产值位于12位。锂矿资源最丰厚的属南美洲部分国家；中国的锂资源丰厚，开采量和资源均位居国际第4；美国锂资源仅次于中国，但其矿产值为0。
3 动力电池模组、电池包及办理体系
3.1 动力电池模组
模组的成组是为了衔接很多电池，为电池供给支撑结构、传热界面及附着端子，多个模组与传感器衔接，并将操控器等装置装在一个箱子里即可成为电池包（如图7）。
模组的制作包含了电芯的筛选、拼装、焊接、检测等各个工序。模组制作的首要任务有：将电芯拼装成载体，衔接结构中的导体（焊接），用电压和温度传感器装置模块操控单元，若有必要装入冷却体系，测验体系功用，具体流程详见图8所示。
3.2 动力电池包
电动轿车以电池包的办法与动力体系衔接。电池包由外壳体、模组、母线、保险丝、堵截、冷却体系、电池管学院（BMS）等组件组成（图9）。
3.3 办理体系
电池办理体系用于监测与操控电池温度、电压并办理电池。BMS监测和操控电池模组的充电状况（SOC）、健康状况（SOH）、功用状况（SOF）、安全和重要保障、平衡负载/单电池功率；BMS可进步电池运用率和功率，并削减所需的电池量。BMS的规划及制作需求高度熟练的电子和软件工程人才，BMS作业流程详见图10和图11。
配电体系（E D S）首要功用是供给电池包的导电路径。功用细分包含：为电池包供给隔离传导途径；丈量高压电路中的电流和电压；供给高压线路供电时的预充电功用；高压线路在过电流情况下熔断；监测电器绝缘的有用性；低压线为电池操控功用供给电量，并选用操控器局域网总线（C A N）协议让电池与轿车通信；高压线带有一个信号以承认所有外部衔接器正确相连并保证高压导体永久不触摸；B M S接收模组电压和温度传感器的信息，模组中BMS可供给输出信息以驱动电池冷却体系的其他部件，如电扇、泵或电池冷却体系的阀门；外部衔接器愈加牢固和安全的衔接了电池包和其他动力体系，一般分为高压、低压及其他辅佐衔接器（充电器和高压附件，见图12）。
电池包集成-出产进程首要分为处理、集成和测验。电池包出产进程首要任务可细分为：将模组拼装；在封装体系中加入模组；衔接及测验电路；可依据运用规划装入冷却体系；测验电池包质量和体系功用（图13）。
4 结语
动力电池的潜在化学/技能从试验室概念阶段的新化学品开始，一般需求数十年才能成为商场产品。新资料的开展如探求新化学成分、了解产品特性和特征等方面研制作业都由科研机构的化学试验室或大学主导试验，这类打破性的发现一般并没有时限。试验室中在克级开展有远景的资料并可为运用供给功用测验及剖析的作业也由科研机构试验室或大学主导试验，此类研讨一般可经历3年乃至数十年。有远景的资料从试验室到商业化的电芯一般由大学或工业化企业来主导，此刻可进行规模化的测验剖析及确认制作进程，历时一般约为2年。当电池产品可进行工业化开展，企业和大学等科研机构需相互合作来证明可量化电池出产运用，供应链验证，工业规模制作的优化，历时可长达3年。工业企业需用1～1.5年来完结产品在电池阶段的验證、量化电池按工业化规范测验，原始设备制作商（OEM）验证及保证可靠性及安全性水平。而OEM的循环开展需历时2～3年时刻。
图14为未来的20年内对动力电池的本钱、能量密度、功率密度、安全性、寿数、运用温度规模、可预见性和再循环才能的预期。
未来动力电池各领域的开展会打破自身约束，动力电池工业会向更高安全性、更高的能量密度、高功率密度及更低本钱的广阔领域开展，并能更好地服务于人类。
称谢：感谢科技部国际合作项目（No. 2016YFE0102200）和北京市英才计划项目（No. YETP0157）资助；感谢“清华大学-张家港氢能与先进锂电技能联合研讨中心”支撑。
参考文献
[1] 王兆翔，陈立泉，黄学杰.锂离子电池正极资料的结构规划与改性[J].化学开展，2011，23（2/3）：284-301.
[2] 施志聪，杨勇.聚阴离子电池正极资料研讨开展[J].化学开展，2005，17（4）：604-613.
[3] 唐致远，阮艳莉.锂离子电池容量衰减机理的研讨开展[J].化学开展，2005，17（1）：1-7.
[4] 刘晋，徐俊毅，林月，等.全固态锂离子电池的研讨及工业化远景[J].化学学报，2013： 869-878.
作者：谢乐琼 王莉 胡坚耀 何向明
空气电池结构规划论文 篇2：
电动轿车动力电池组热办理体系研讨
摘 要：比较较传统燃油轿车，电动轿车具有愈加高效、愈加清洁的长处。电动轿车作业功用的好坏很大程度上取决于电池的作业功用。温度作为影响电池作业功用的重要要素，对电动轿车的运用性和安全性有着非常大的影响。在简要概括动力电池组热办理必要性和体系功用的前提下，从电池最优作业温度规模、热场核算、温度传感器安置、风机功率挑选和电池包规划等几个方面介绍了动力电池组热办理体系的规划关键，并对不同冷却办法进行对比剖析，为后续研讨供给参考。
要害词：电动轿车 电池 温度 热办理
Research On Electric Vehicle Battery Thermal Management System
Yang Guosheng
（Shaoxing Traffic Police Detachment，Shaoxing Zhejiang，312000，China）
Key Word：Electric vehicle；Battery；Temperature；Thermal management
电动轿车较传统燃油轿车愈加清洁、高效。电动轿车作业功用很大程度上取决于电池的作业功用。电池在作业进程中，因为内部的电化学反响和焦耳效应发生热量，使得电池内部的温度不断发生改变。而在结构上，电动轿车用动力电池是成组安放在电池包中的，受制于电池包的结构和装置方位，电池组自身辐射散热困难，单体电池间温度不均衡严重。一起，外界气温的改变也会直接引起电池温度的改变。因而，电动轿车动力电池温度是一个时变体系。一般情况下，温度对电池的影响首要体现在以下几个方面：（1）内阻、开路电压、SOC；（2）充放电功率；（3）可靠性；（4）运用寿数。可见，电池温度对电动轿车的运用功用、可靠性和运用寿数有很大影响。总归，电池温度受自身和外界等多方面的影响，会影响电动轿车的正常作业。在电动轿车规划阶段，咱们需求考虑对动力电池组进行合理的热办理，使电池作业在适合的温度，然后保证电动轿车的合理作业。
1 电动轿车电池组热办理体系
1.1 电池组热办理的必要性
电池作为电动轿车的首要能量存储单元，其功用直接影响到电动轿车整车功用。对电动轿车电池组进行热办理是必要的，原因在于：（1）电池组长时刻作业在较恶劣的热环境下，将下降电池放电容量、缩短电池运用寿数；（2）电池包内温度场的不均匀散布将加剧各电池模块、单体电池功用之间的不一致性；（3）电池组的热监控和热办理对整车安全作业具有重要意义。
1.2 电池组热办理体系的功用
电池组热办理体系是用来保证电池组作业在适合温度规模的整套体系，包含电池箱、传热介质、监测操控设备等部件。
电池组热办理体系有如下几项首要功用[1]：（1）保证电池包内温度均衡，避免电池间的不一致而下降功用；（2）电池组温度过高时的有用散热和通风；（3）电池组温度过低时的快速加热和保温；（4）有害气体发生时的有用通风；（5）消除因热失控构成的电池失效或爆破风险。
2 电池热办理体系的规划关键
2.1 确认电池最优作业温度规模
在不同的气候条件、不同的车辆作业工况下，电池的温度会出现很大差异。对电池组进行热办理的最终意图便是为了使电池作业在最优的温度规模，因而在进行电池热办理体系规划时首要需清晰电池最优作业温度规模。
了解电池的温度特性是确认最优作业规模的先决条件。电池的温度特性是指电池作业在不同温度下，其内阻、开路电压、SOC、充放电功率的体现情况[2]。电池的温度特功用够经过试验和仿真两种办法取得，假如选用试验丈量的办法来确认电池的温度特性，成果准确，反响电池的实在特性，但作业量大，耗时长；假如运用如ADVISOR等软件仿真，时刻短，必定程度上能够反响电池的温度特性。某型60AH镍氢电池在不同温度下的充放电功率如图1所示，咱们能够发现在温度高于40 ℃或低于0 ℃的情况下，充放电功率明显下降，因而咱们应该至少保持电池的作业温度规模在0～40 ℃之间，一起概括温度对内阻、开路电压、SOC的影响来确认最优作业规模。一般而言，电池最优作业规模大致在25 °～40 ℃。
2.2 电池热场核算及温度猜测
电池不是热的良导体，仅经过温度传感器丈量电池外表温度散布不能充分说明电池内部的热状况。经过数学模型核算电池内部的温度场，能够猜测电池内部的热行为，关于规划电池组热办理体系是必备的环节。
锂离子电池的内部温度场核算能够运用式（1）所示的三维数学模型：
（1）
式中为温度；为平均密度；为电池比热；、、别离为电池在、、三个方向上的热导率；q为单位体积生热速率。经过挑选专门的量热计能够得到电池的生热速率，而运用有限元的办法能够得出电池在不同方向的热导率。
2.3 传热介质的挑选
电池热办理体系一般选用的传热介质包含空气、液体以及相变资料等。
空气冷却是最简略办法，只需让空气流过电池外表。空气冷却办法的长处在于[3]：（1）结构简略，分量相对较小；（2）没有发生漏液的或许；（3）有害气体发生时能有用通风；（4）本钱较低。缺陷在于其与电池壁面之间换热系数低，冷却、加热速度慢。
液体冷却分为直触摸摸和非直触摸摸两种办法。矿物油可作为直触摸摸传热介质，水或者防冻液可作为典型的非直触摸摸传热介质。液体冷却有必要经过水套等换热设备才能对电池进行冷却，这在必定程度上下降了换热功率。液冷办法的首要长处有[4]：（1）与电池壁面之间换热系数高，冷却、加热速度快；（2）体积较小。首要缺陷有：存在漏液的或许；分量相对较大；修理和保养杂乱；需求水套、换热器等部件，结构相对杂乱。
相变资料冷却是一种较为新式的冷却办法，相变资料能够直接吸收来自外界的热量，然后对电池冷却降温。相变资料冷却结构简略，功率较高，但本钱较高。
2.4 温度传感器数量和测温点的挑选
温度传感器数量越多，温度丈量越全面，但会一起也会添加体系本钱。考虑到温度传感器在长时刻的作业进程中有或许出现毛病，故整个体系中温度传感器的数量不能太少。在热办理体系规划时，能够依据具体的需求来调整温度传感器的数量。
电池包内电池组的温度散布一般是不均匀的，理论上运用有限元剖析、试验中运用红外热成像或者实时的多点温度监测的办法能够剖析和丈量电池组、电池模块和单体电池的热场散布，决议温度丈量点的数目，找出不同区域最佳的温度丈量点。一起在电池热办理体系规划时，应保证温度传感器不被凉风吹到，以进步温度丈量的准确性和稳定性。
2.5 风机功率和加热体系功率的挑选
关于以空气作为传热介质的电池热办理体系，风机功率挑选的是否合理睬影响体系的作业功率。能够用试验、理论核算和流体力学的办法经过估计压降、流量来估计风机的功率消耗。当活动阻力小时，能够考虑选用轴向活动电扇；当活动阻力大时，离心式电扇比较合适。一起也要考虑到风机占用空间的大小和本钱的凹凸。同样关于加热体系也需求依据相应的需求来挑选适合的功率。
2.6 电池包的规划
电池包的规划关于电池热办理体系是非常重要的内容，电池包的规划是否合理睬直接影响到电池热办理体系的选型、装置以及作业功率。在电池包规划之前需充分考虑整车以及其他器材如BMS的空间需求，并结合具体的冷却办法、电池数目来概括规划。运用ANSYS软件对电池包的热特性进行仿真剖析，依据剖析成果改善电池包的结构规划，一起关于空气冷却还能够运用FLUENT软件进行流体力学的剖析，确认最佳的风道规划。
3 几种冷却办法的比较
3.1 空气冷却
空气冷却按照冷却办法分为天然对流冷却和逼迫空气冷却两种办法，按照电池通风办法分为串行和并行两种冷却办法。
天然对流冷却运用轿车行进时的激烈空气对流来对电池组进行冷却，该办法简略易行。可是为了有用冷却，需求对电池形状或电池封装进行特别规划，或选用特别的资料以使电池的散热面积增大。逼迫空气冷却运用辅佐的或轿车自带的蒸发器供给凉风，经过装置电扇构成强制气流来进行冷却，电扇一般装置在排气通道出口方位，原理如图2所示。
串行冷却办法和并行两种冷却办法的区别在于通风办法，原理别离如图3、4所示。
从图3、图4咱们能够看出串行通风冷却办法，空气从左至右依次流经各单体电池，空气在活动进程中不断被加热，所以右侧冷却作用比左侧差，电池包内左右两边电池因冷却作用不同而存在温度差。而并行通风办法，空气从电池包下端进，流经各单体电池间通道后从上端流出，因而单体电池间温度愈加均匀。可是并行通风办法需求对电池间通道的间距以及集流板的倾斜视点进行合理的规划，以找出流速均匀性最好的计划。
3.2 液体冷却
液体冷却以液体为传热介质，示意图如图5所示。
液体冷却运用水或冷却液在水套内的活动，带走电池组发生的热量，然后经过散热器对冷却液降温，然后完成电池组温度保持在合理的规模。
液体冷却比较较空气冷却，冷却作用更好，一起对外界气温改变适应性更好，但需专门规划水套，装置散热器，对车内空间的要求更高。
3.3 相变资料冷却
相变资料冷却体系是在全封闭的模块电池单体间充填相变资料，靠相变资料的熔化凝固潜热来作业，运用制冷剂液体（水、液氨、液体氟利昂等）在低压、低温下的气化进程或固体在低温下的熔化进程或升华进程，向被冷却的物体汲取气化潜热、熔化热或升华热，以达到冷却的意图。一起它能够把放电时宣布的热以潜热的办法贮存起来，在充电或在很冷的环境下作业时释放出来，是最有用的散热办法之一 。
4 结语
电动轿车动力电池的热办理是一个概括命题，包含多个方面的内容。不仅与电池办理体系有关，还与整车的机械规划、整车操控体系规划有关。经过对电池热办理体系的合理规划，使得电池作业在适合的温度规模，不仅对电动轿车的运用性有重大的意义，而且对电动轿车的安全性是至关重要的，因而在电动轿车规划时必定要对电池热办理体系充分重视，并合理规划。
参考文献
[1] 付正阳，林成涛，陈全世.电动轿车电池组热办理体系的要害技能[J].公路交通科技，2005，22（3）：119-123.
[2] 李哲，韩雪冰，卢兰光，等.动力型磷酸铁锂电池的温度特性[J].机械工程学报，2011，47（18）：115-120.
[3] 齐晓霞，王文，邵力清.混合动力电动车用电源热办理技能现状[J].电源技能， 2005，29（3）：178-181.
[4] 周奕，王英，黄晨东.动力电池热办理体系及其规划流程介绍[J].上海轿车，2014（6）：7-10.
作者：杨国胜
空气电池结构规划论文 篇3：
电动轿车电池热办理体系研讨
摘 要：电动轿车比较起传统的燃油轿车具有愈加清洁、愈加高效的特色。电池的作业功用很大程度上决议了电动轿车的作业功用，而电池使作业功用又与环境温度有关，为了进一步进步电动轿车的安全性和运用功用，需求重点做好电池热办理体系的研讨作业。因而，本文对动力电池组热办理体系的具体功用和必要性进行了具体的介绍。
要害词：热办理;温度;电池;电动轿车
电动轿车所运用的电池在作业状况下，因为内部的焦耳效应和电化学反响会发生必定的热量，致使电池内部温度不断发生改变。装置于电池包中的动力电池因为受制于电池包的装置方位与内涵结构，电池组很难在较短时刻内自行散热。另外，处于改变状况下的外界环境也会对电池的温度构成直接影响。一般情况下，电池遭到温度改变的影响可总结为以下几点：（1）运用寿数;（2）作业可靠性;（3）充放电功率;（4）自放电。由此可知，电动轿车的运用寿数、可靠性和运用功用很大程度上会遭到温度的影响。而电池温度又与各种外界要素和自身要素有关，在规划电动轿车的进程中，规划者应当进步关于电池组热办理的重视力度，使电池在适合的温度下作业，保证电动轿车在行进的进程中保持安全可靠。
1 电动轿车电池组热办理体系
1.1 电池组热办理的必要性
关于电动轿车来说，电池是十分重要的储能单元，而且与轿车的全体功用有着十分亲近的联系，有必要对电池组的温度进行有用的办理。电池组热办理的必要功用够概括为以下几点：（1）电池组的热办理和热监控与整车作业的安全性亲近相关;（2）若电池包内温度不均匀，将会直接构成各单体电池、保持模块之间功用上的差异;（3）若电池在比较恶劣的温度环境下继续作业，将会大幅缩短电池运用寿数、下降电池充放电容量与功率。
1.2 电池组热办理体系的功用
电池组热办理体系具体包含监测操控设备、传热介质以及电池箱等部件，能够对电池组作业状况下的温度进行有用的操控。
电池组热办理体系的具体功用首要包含以下几点：（1）避免电池因热失控而出现爆破或失效的风险;（2）在电池温度过低的情况下能够起到杰出的保温作用并具有快速加热功用;（3）保持电池包温度均衡，避免由单体电池之间的功用差异影响整车的作业功用。
2 电池热办理体系的规划关键
2.1 确认电池最优作业温度规模
在不同的车辆作业工况下和不同的气候条件下，电池温度也会出现较大的改变。选用热办理技能对电池温度进行操控，首要应当对电池最佳的运用环境温度进行判别。
对电池温度特性进行剖析是清晰电池最优运用温度的首要手法。电池的温度特性具体指的是在不同温度下，电池充放电功率、SOC、开路电压和内阻的体现情况。针对电池温度特性的剖析能够经过仿真和试验两种办法进行探求。试验丈量办法的优势在于剖析成果相对准确，能够将电池的实在特性反映出来，缺陷在于耗时长而且作业量大。若经过专业软件进行仿真剖析，也能够必定程度上将电池温度特性反映出来，但准确性相对较低。
2.2 电池热场核算及温度猜测
电池自身的散热功用较差，若单纯依靠温度传感器对电池外表温度进行丈量无法将电池内部的热状况充分反映出来。凭借数学核算模型对电池内部温度场进行核算，能够对其内部的热行为进行猜测，是对电池组热办理体系进行规划的重要环节。
关于锂离子电池来说，若要核算其内部温度场，能够经过以下公式进行核算：
上市将温度记为T，将平均密度记为ρ，将电池比热记为Cρ，将电池在x、y、z三个方向上的导热率别离记为kx、ky、kz;将单位体积生热速率即为q;运用专门的量热计能够获取电池生热速率，再经过有限元法对电池的温度场进行核算。
2.3 传热介质的挑选
电池热办理体系一般情况下所选用的传输介质一般包含相变资料、液体以及空气等。
其间最简略的办法为空气冷却，运用气流对电池外表进行散热处理，其运用优势在于以下几点：（1）本钱相对较低;（2）在电池发生有害气体的情况下能够起到通风作用;（3）不存在漏液问题;（4）分量相对较轻而且结构简略。空气冷却的缺陷在于加热、冷却速度较慢，换热系数较低。
液体冷却具体包含直触摸摸和非直触摸摸两种办法。直触摸摸传热介质，一般以矿物油为主，非直触摸摸传热介质首要包含防冻液和水两种。对电池进行液体冷却必定要设置专门的换热设备，但却必定程度上影响了换热功率。液体冷却的运用优势可概括为以下几点：（1）体积相对较小;（2）加热、冷却速度较快。其运用劣势首要包含：（1）结构相对杂乱，而且需求设置换热器、水套等部件;（2）保养和修理杂乱;（3）存在漏液的或许。
相變资料冷却办法能够对外界的热量进行直接吸收，该技能的运用长处首要在于能够推迟电池的温升速率，在必定条件下进行温度操控，缺陷在于本钱较高且需求合作其他冷却体系运用。
2.4 温度传感器的数量判别
温度丈量的全面性与传感器数量成正比，但体系本钱也会相应的添加。尤其是在长时刻作业状况下，温度传感器也或许会出现毛病。因而，热办理体系中所设置的传感器数量应当尽量充足。在涉及热办理体系的进程中，规划者需求按照具体的散热需求对温度传感器的数量进行有针对性的调整。
因为电池包内电池组温度散布不均匀，需求经过实时多点温度监测、红外热成像技能或有限元剖析的办法对单体电池、电池模块和电池组的热场散布进行丈量与剖析，对丈量点的数量进行判别，并剖分出丈量点的最佳方位。在规划电池热办理体系的进程中，规划者应当保证温度传感器与凉风彻底隔离，保证温度丈量成果的稳定性与准确性。
2.5 加热体系功率和风机功率的挑选
若电池热办理体系以空气为传热介质，则需求经过流体力学、理论核算以及试验等办法来对风机功率进行合理性的挑选。在活动阻力较小的情况下，能够选用离心式电扇。
3 电池包的规划
关于电池热办理体系来说，电池包的规划作业是一项十分重要的内容，电池热办理体系的作业功率、装置与选型均与电池包的规划有着十分亲近的联系。在着手规划电池包之前，规划者应当对车内各种部件的空间需求进行充分的考虑，并结合具体的电池数目、冷却办法进行概括规划。经过ANSYS等软件剖析电池包的热特性。按照剖析成果对电池包结构进行有针对性的改善。若电池包选用空气冷却技能，能够经过FLUENT等流体剖析软件来剖析其流体力学，依据剖析成果规划风道。
4 空气冷却技能运用的注意事项
因为空气冷却技能本钱低价，在我国电动轿车开展的初级阶段，该技能必然会得到广泛的运用。因而，本文对空气冷却技能运用的相关注意事项进行了具体的介绍。
从冷却办法的视点能够将空气冷却划分为逼迫空气冷却和天然对流冷却两种办法;从电池通风办法的视点能够将空气冷却划分为并行和串行两种办法。
天然对流冷却指的是经过在轿车行进状况下所发生的空气对流来冷却电池组，这种办法本钱较低而且简略易行，但关于电池封装规划和电池形状规划有着较高的要求，需求经过特别的结构规划与资料选型来添加电池散热才能。逼迫空气冷却技能所运用的凉风来自于轿车自带的蒸发器，即运用电扇对电池实施冷却处理，一般在排气通道出口方位装置电扇。
在串行通風冷却办法下，冷却作用并不均匀，会使电池外表温度存在差异。而并行通风办法会使单体电池间的温度愈加均匀，但却需求对集流板的倾斜视点和电池间通道的间距进行合理化的规划，以保证凉风流速均匀。
5 结束语
当前我国已经进入到新动力轿车开展的要害阶段，怎么进步电动轿车的运用功用已经成为相关企业十分重要的研讨课题之一。现阶段我国在电动轿车技能方面的研讨，应当重点集中在电池功用方面，对电池散热功用进行优化与改良是最具中心位置的作业内容。规划要求相关企业不断加强专业理论知识的运用水平，对以往的规划经历进行不断的总结与剖析，最大程度上进步电池组热办理体系的技能含量。