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摘 要：动力电池作为新能源汽车的核心动力部件，其在充电、放电时因内部反应所产生的热量导致电池温度升高，电池内部温度和电池模块间的温度均匀性影响着电池使用性能和循环寿命，尤其对于汽车大功率需求或恶劣工况下，对电池性能稳定要求更高。因此，为保证新能源汽车动力电池组的散热需求和工作可靠性、安全性，开发一种行之有效的电池热管理系统，设计一种稳定、高效的电池散热结构对于提高动力电池的整体性能意义重大。基于此，本文就针对新能源汽车用锂电池如管理系统进行研究分析。
关键词：新能源；汽车锂电池；热管理；系统研究
引言
目前，对于新能源锂电池的发展来说，应从战略高度将两者有机结合起来，进行同步开发，使电池更好地适应整车应用和开发，这样既能节约整车成本.又能降低应用难度和开发成本，形成平台化应用，从而缩短新能源汽车的开发周期，加快不同新能源车型的市场化进度。
1动力电池种类及应用
作为新能源汽車上的动力电池必须具备一定的条件，首先是安全性，只有安全性达到了一定的标准才能得到应用；其次是制造成本，那些制造成本低且寿命长的电池才有机会作为动力电池；再次，动力电池还要具有高的能量密度和功率密度，这些是电动汽车是否具有高的续驶里程、加速性及爬坡度的一个衡量标准；动力电池还必须能够回收，尽量减小对环境的污染。
根据动力电池的使用特点、要求、应用领域不同，国内外动力电池的研发种类大致为：铅酸蓄电池、镍镐电池、镍氢电池、锉离子电池、燃料电池等，其中以锉离子电池的发展最值得关注。
锉离子电池具有电压高、比能量高、充放电寿命长、无记忆效应、对环境污染小、快速充电、自放电率低等优点，其发展势头极为迅猛，已广泛应用笔记本电脑、移动电话、录像机、小型医疗保健设备、摩托车、自行车等领域，而在航空、航天、航海和军事领域的应用研究也正在积极开展和深人，在电动汽车领域目前已成为主要的动力源。
铿离子电池的技术发展呈现出多方向并举的局面，主要在于所采用的正极材料的不同。因为正极材料的性能将很大程度地影响电池的性能。同时正极材料也直接决定电池成本的高低。目前已批量应用于铿电池的正极材料主要有钻酸铿、镍酸锉、锰酸锉以及磷酸铁锉。但由于钻金属储量少、价格昂贵，而且作为动力电池其安全也存在问题，目前应用最为广泛的是锰酸锉电池和磷酸铁铿电池。
2高温下电池冷却系统
图1串行式通风及并行式通风
电池工作时会出现发热现象，其热量主要取决于电池的工作电流及电池本身的化学特性。在电池充放电过程中产生的热量达到峰值。动力电池在充放电时由于放电电流大，产生大量的热，如果热量不能及时散发出去就会导致动力电池性能下降，甚至引发燃烧和爆炸，影响动力电池的使用寿命和安全性。按照冷却介质的不同，可将电池冷却系统分为：气体式、液体式和相变材料式。气体式冷却即为常说的风冷，分为串行和并行两种散热方式，如图 1 所示其中串行风冷节约空间、易于设计，但散热不均匀、容易导致电池组温度不一致，而采用并行风冷散热方式可以使流过各个电池模块的表面空气量基本相同，散热效果和电池模组间温度一致性较串行式风冷散热效果好。某Prius混合动力汽车采用的即为风冷式散热系统，该系统需配备电动风扇，配合加速风的流动性。
液体式冷却即为常说的水冷系统，由于空气传热效果不明显，因此相较于空气式冷却系统，液体式冷却效果更为显著。液体式冷却系统的结构也更加复杂。根据电池是否直接和冷却液接触可将电池液体式冷却分为间接式水冷系统和直接式水冷系统，间接式水冷系统是用高导热性的部件将液体和冷却液隔离开，对冷却液体绝缘性要求较低，成本低。而直接式水冷系统是将电池直接浸入冷却液中，与冷却液直接接触，导热性能最好，但对冷却液绝缘性要求高，结构复杂，成本高，不方便维修和保养。特斯拉纯电动汽车及奥迪 Q5 混合动力汽车均采用间接式水冷系统。相变材料从固态转变为液态的过程中会吸收大量热量，可以应用此性能对电池进行散热。相变材料式冷却系统是将电池组置于相变材料中或将相变材料压制成板块，再将其安插在电池模组里。是利用材料的相变潜热能实现电池热能的传递。相较于气体式冷却和液体式冷却，采用相变材料对电池进行热管理的结构设计成本更低，热管理系统冷却部件较少结构简单，无需动力电池输出额外的能量。
3相变蓄热式热管理
近年来在国外和国内出现采用相变材料（PCM）冷却的电池热管理系统展现出良好前景。利用PCM进行电池冷却原理是：当电池进行大电流放电时，PCM吸收电池放出的热量，自身发生相变，而使电池温度迅速降低。此过程是系统把热量以相变热的形式储存在PCM中。在电池进行充电的时候，特别是在比较冷的天气环境下（亦即大气温度远低于相变温度PCT），PCM把热量排放到环境中去。
相变材料用于电池热管理系统中具有不需要运动部件、不需要耗费电池额外能量等优势。具有高的相变潜热和导热率的相变材料，用于电池组的热管理系统中可以有效吸收充放电过程中放出热量，降低电池温升，保证电池在正常温度下工作。可以使大电流循环前后电池性能保持稳定。通过在石蜡中添加热导率高的物质制成复合PCM，有助于提高材料的综合性能。
结束语
保持新能源车用动力电池在适宜的温度下工作能够有效的提高新能源汽车的续驶里程、动力电池使用寿命、动力性和经济性，提高整车的安全性和可靠性，因此电池热管理系统是新能源汽车设计与研究中的最重要问题之一。综上所述，在高温情况下电池冷却系统设计时，目前车用动力电池组常用的冷却方式为气体式冷却和液体式冷却两种。电池组液体冷却系统由于其冷却效率高，多用于电池组容量较大的纯电动汽车。混合动力汽车常用气体式冷却方式。在低温情况下电池加热系统设计时，常规空气加热方式结构简单、制作和研发的成本低，但是加热效率不高，北方冬季较低温度情况下加热较慢；电加热方式对设备组成要求低、加热速率快、效率高，是现阶段实车应用的主要方向。
参考文献
[1]张辉明.新能源汽车用锂电池热管理系统研究[D].山东大学，2016.
[2]张宁.新能源汽车动力锂电池热管理系统散热性能的仿真分析[D].天津大学，2016.
[3]靳鹏超.新能源汽车用锂离子电池组热管理系统的研究[D].天津大学，2013.
（作者单位：河北御捷车业有限公司 河北邢台 054800）
关键词：新能源；汽车锂电池；热管理；系统研究
引言
目前，对于新能源锂电池的发展来说，应从战略高度将两者有机结合起来，进行同步开发，使电池更好地适应整车应用和开发，这样既能节约整车成本.又能降低应用难度和开发成本，形成平台化应用，从而缩短新能源汽车的开发周期，加快不同新能源车型的市场化进度。
1动力电池种类及应用
作为新能源汽車上的动力电池必须具备一定的条件，首先是安全性，只有安全性达到了一定的标准才能得到应用；其次是制造成本，那些制造成本低且寿命长的电池才有机会作为动力电池；再次，动力电池还要具有高的能量密度和功率密度，这些是电动汽车是否具有高的续驶里程、加速性及爬坡度的一个衡量标准；动力电池还必须能够回收，尽量减小对环境的污染。
根据动力电池的使用特点、要求、应用领域不同，国内外动力电池的研发种类大致为：铅酸蓄电池、镍镐电池、镍氢电池、锉离子电池、燃料电池等，其中以锉离子电池的发展最值得关注。
锉离子电池具有电压高、比能量高、充放电寿命长、无记忆效应、对环境污染小、快速充电、自放电率低等优点，其发展势头极为迅猛，已广泛应用笔记本电脑、移动电话、录像机、小型医疗保健设备、摩托车、自行车等领域，而在航空、航天、航海和军事领域的应用研究也正在积极开展和深人，在电动汽车领域目前已成为主要的动力源。
铿离子电池的技术发展呈现出多方向并举的局面，主要在于所采用的正极材料的不同。因为正极材料的性能将很大程度地影响电池的性能。同时正极材料也直接决定电池成本的高低。目前已批量应用于铿电池的正极材料主要有钻酸铿、镍酸锉、锰酸锉以及磷酸铁锉。但由于钻金属储量少、价格昂贵，而且作为动力电池其安全也存在问题，目前应用最为广泛的是锰酸锉电池和磷酸铁铿电池。
2高温下电池冷却系统
图1串行式通风及并行式通风
电池工作时会出现发热现象，其热量主要取决于电池的工作电流及电池本身的化学特性。在电池充放电过程中产生的热量达到峰值。动力电池在充放电时由于放电电流大，产生大量的热，如果热量不能及时散发出去就会导致动力电池性能下降，甚至引发燃烧和爆炸，影响动力电池的使用寿命和安全性。按照冷却介质的不同，可将电池冷却系统分为：气体式、液体式和相变材料式。气体式冷却即为常说的风冷，分为串行和并行两种散热方式，如图 1 所示其中串行风冷节约空间、易于设计，但散热不均匀、容易导致电池组温度不一致，而采用并行风冷散热方式可以使流过各个电池模块的表面空气量基本相同，散热效果和电池模组间温度一致性较串行式风冷散热效果好。某Prius混合动力汽车采用的即为风冷式散热系统，该系统需配备电动风扇，配合加速风的流动性。
液体式冷却即为常说的水冷系统，由于空气传热效果不明显，因此相较于空气式冷却系统，液体式冷却效果更为显著。液体式冷却系统的结构也更加复杂。根据电池是否直接和冷却液接触可将电池液体式冷却分为间接式水冷系统和直接式水冷系统，间接式水冷系统是用高导热性的部件将液体和冷却液隔离开，对冷却液体绝缘性要求较低，成本低。而直接式水冷系统是将电池直接浸入冷却液中，与冷却液直接接触，导热性能最好，但对冷却液绝缘性要求高，结构复杂，成本高，不方便维修和保养。特斯拉纯电动汽车及奥迪 Q5 混合动力汽车均采用间接式水冷系统。相变材料从固态转变为液态的过程中会吸收大量热量，可以应用此性能对电池进行散热。相变材料式冷却系统是将电池组置于相变材料中或将相变材料压制成板块，再将其安插在电池模组里。是利用材料的相变潜热能实现电池热能的传递。相较于气体式冷却和液体式冷却，采用相变材料对电池进行热管理的结构设计成本更低，热管理系统冷却部件较少结构简单，无需动力电池输出额外的能量。
3相变蓄热式热管理
近年来在国外和国内出现采用相变材料（PCM）冷却的电池热管理系统展现出良好前景。利用PCM进行电池冷却原理是：当电池进行大电流放电时，PCM吸收电池放出的热量，自身发生相变，而使电池温度迅速降低。此过程是系统把热量以相变热的形式储存在PCM中。在电池进行充电的时候，特别是在比较冷的天气环境下（亦即大气温度远低于相变温度PCT），PCM把热量排放到环境中去。
相变材料用于电池热管理系统中具有不需要运动部件、不需要耗费电池额外能量等优势。具有高的相变潜热和导热率的相变材料，用于电池组的热管理系统中可以有效吸收充放电过程中放出热量，降低电池温升，保证电池在正常温度下工作。可以使大电流循环前后电池性能保持稳定。通过在石蜡中添加热导率高的物质制成复合PCM，有助于提高材料的综合性能。
结束语
保持新能源车用动力电池在适宜的温度下工作能够有效的提高新能源汽车的续驶里程、动力电池使用寿命、动力性和经济性，提高整车的安全性和可靠性，因此电池热管理系统是新能源汽车设计与研究中的最重要问题之一。综上所述，在高温情况下电池冷却系统设计时，目前车用动力电池组常用的冷却方式为气体式冷却和液体式冷却两种。电池组液体冷却系统由于其冷却效率高，多用于电池组容量较大的纯电动汽车。混合动力汽车常用气体式冷却方式。在低温情况下电池加热系统设计时，常规空气加热方式结构简单、制作和研发的成本低，但是加热效率不高，北方冬季较低温度情况下加热较慢；电加热方式对设备组成要求低、加热速率快、效率高，是现阶段实车应用的主要方向。
参考文献
[1]张辉明.新能源汽车用锂电池热管理系统研究[D].山东大学，2016.
[2]张宁.新能源汽车动力锂电池热管理系统散热性能的仿真分析[D].天津大学，2016.
[3]靳鹏超.新能源汽车用锂离子电池组热管理系统的研究[D].天津大学，2013.
（作者单位：河北御捷车业有限公司 河北邢台 054800）