任恒 吕宝占
摘 要：现阶段我国纯电动汽车的研究浪潮十分激烈，而在这其中，锂离子电池起到了十分重要的动力源作用。但是锂离子电池在应用于纯电动汽车驾驶之际，会产生大量的热量严重影响锂离子电池的应用性能，甚至加剧电池使用寿命的缩减。因此对于纯电动汽车的动力电池温度散热管理是电动汽车研究领域普遍关注的重点。本文基于纯电动汽车动力电池温度管理，提出改善动力电池温度管理质量的策略与建议，望能够为我国电动汽车领域在动力电池温度管理上提供新的思路。
关键词：纯电动汽车;锂离子电池;动力源;散热管理;温度管理
1 纯电动汽车动力电池温度管理意义分析
众所周知，动力电池是纯电动汽车的唯一动力源，由于电池放电性能、充电性能、荷电保持能力、电池循环寿命、SOC、电压以及电池安全性能很容易受到环境温度的影响。尤其是对于纯电动汽车这样庞大的行驶交通工具来将，对电池适应温度范围的要求十分严格。Freedom CAR提出电动汽车动力电源系统的适应温度范围应当在-30-52℃之间，显然目前的纯电动汽车并没有相应的动力动力电池能够满足这一要求。市场上很多纯电动汽车动力系统温度的控制比较单调，且存在很多缺陷。比如大部分采取自然冷却的措施，这种降温措施的效果显然并不理想;一部分采取风冷降温，即应用风机进行降温，但是这种缺陷不仅成本高，且降温不均匀;一部分应用冷却液降温，但是由于部分冷却液缺少流动性，导致降温效率不高;还有一部分降温措施是基于控制动力电池内芯片温度来达到动力电池温度管理的目的，但是很有可能存在一定的安全隐患。因此从现阶段市场纯电动汽车动力电源系统的现状来看，构建一套完善的动力源控制系统，在纯电动市场领域有着十分可观的应用前景[1]。
2 以动力电池能量管理系统改善温度管理
从以往的电动汽车动力电池能量管理系统来看，主要由上下、左右并列动力电池包以及动力电池包内冷却液管道、动力电池包左右上下连接管道、相变材料等所构建而成。本文针对传统电动汽车动力电池能量管理系统进行一番改进，即对动力电池包内冷却液管道更换为发散状结构管道，这样一来在冷却液流动中确保温度的散发以及被吸收效率得到显著提升，同时应用交叉双进双出的管道流动方式进行设计，确保单体动力电池温度的稳定性与均匀性。而相变材料的设计与选择可以根据不同动力电池在不同工作温度下进行设计，确保这些动力电池能够在最为适宜的温度环境中发挥最为优异的动力电池性能[2]。
2.1 冷却液补偿水箱
冷却液在管道流动中也会受到热胀冷缩的影响，因此基于这种情况下应用冷却液补偿水箱来为管道内所流动的冷却液提供补偿或吸收功能。当冷却液在吸收热量而温度过高之时体积会增加，从而多余的冷却液可以流入补偿水箱之中，而当冷却液温度降低之时体积会显著减少，此时可以从补偿水箱中所储存的冷却液进行补充。因此可以根据这个原理来实时检测管道冷却液的工作动态。此外，在冷却液材料选择中，根据结合不同动力电池的工作温度来选择最为合适的温度配比，纯电动汽车动力电池能量管理系统的冷却液多以水/乙二醇为主，因此可以适当改变水和乙二醇之间的配比来改变冷却液凝固点。
2.2 节温器
节温器的作用是控制冷却液流动开关，如果动力电池包温度过低的情况下，可以通过关闭散热器方向的冷却液流动通道来使冷却液流入动力电池包提升温度;而动力电池包温度过高的情况下，可以通过打开散热器方向的冷却液流动通道并关闭冷却液加热方向的流动通道控制开关，而冷卻液在节温器通道的控制则需要应用到节温器。
2.3 散热器
应用散热器来为冷却液提供降温散热措施，使冷却液能够迅速冷却下来。实际上当动力电池包温度处于正常情况下或者需要升温的情况，散热器处于工作静止状态，而当动力电池包温度较高而需要散热的情况下，应用散热器来散热，并与冷却液的管道流动进行配合达到散热的目的。
2.4 加热装置
加热装置的作用是为了提升管道流动冷却液温度，由于动力电池温度过低很容易影响动力电池性能，此时加热装置可以通过对冷却液的加温来提升冷却液温度，并通过水泵作用来流入动力电池包起到升温作用。
2.5 水泵
冷却液的流动需要动力来源支持，而水泵的应用可以为之提供动力来源。当动力电池包温度处于稳定状况时，管道内的冷却液会在其中处于自由流动状况;而当动力电池包温度比较低且需要升温的情况下，需要先应用加热装置来提升冷却液温度，在水泵的作用下将加热锅的冷却液输入节温器当中，由节温器与动力电池包之间的连接管道来流入动力电池包起到升温作用;而当动力电池包内温度比较高且需要降温的情况下，加热装置需要尽快停止工作，并将温度较高的冷却液在水泵作用下输入散热器中进行散热，再经由节温器流入动力电池包中达到降温作用。
3 动力电池能量管理系统的应用分析
3.1 散热降温
在单体动力电池包内，由于动力电池2温度比较高，需要尽快进行散热与降温，避免动力电池2温度超过52℃，当达到这个高温之际，动力电池的充放电性能将会受到极为显著的负面影响，这时候温度检测装置8可以促进填充于单体动力电池包内部动力电池2的相变材料10产生相变?而这种相变材料一般可以利用Na2S2O3·5H2O（硫代硫酸钠晶体，俗称海波或大苏打）作为相变材料，该材料相变温度为48.5℃，可以在动力电池温度上升至52℃之前产生相变，此时固体材料可以变为液体材料流入单体动力电池包1位置，确保与动力电池2的温度基本相同。相变过程结束后温度传感器可以检测动力电池2的温度，而此时动力电池包1由于温度较高，导致冷却液管道3-5处的冷却液温度上升。同时会在重力作用下流过散热系统总成9，同时在外界自然风作用下进行自然风冷，如风冷降温效率不足需要启动散热风扇进行散热冷却，之后冷却液会流入节温器5当中，将其分为方向一与方向二两个方向，方向一方向的冷却液会在动力电池包1内部循环流动，而方向二方向的冷却液会从31管道经过33管道再进入动力电池包内部进行降温，再从32管道流出，同时经由34管道与方向一冷却液一并流入加热装置8中，此时加热装置8并未处于工作状况，而汇聚的冷却液会继续流入水泵6到散热器系统9，继而经由节温器5再分开流入动力电池包颞部，汇聚于水泵6再流入散热器系统9中，但降温散热过后的冷却液继续流入节温器5中进行循环工作。由于冷却液受热体积增大的缘故，多余的冷却液会被吸入补偿水箱4当中，确保此时管道流动冷却液压强稳定性以保障散热降温的效率性，见图1。
3.2 加热升温
单体动力电池包内动力电池2温度比较低的情况下需要提升温度，此时为了避免冷却液也会受到凝固而影响流动性，可通过调节冷却液成分水与乙二醇比例来降低冷却液凝固点[5]。在温度检测装置8检测到动力电池包温度变得十分低的情况下，将会关闭水泵6与散热器系统9之间的连接管路，并开启加热装置7对管道内的冷却液进行加热，将加热后的冷却液输入水泵6再到节温器5，同时以方向三以及方向四两个方向分别流入单体动力电池包1内进行循环升温以及流入31管道，继而经由33管道流入动力电池包内部，对其进行加热，再从32管道流出，经由34管道，与方向一方向所流入的冷却液进行汇聚并流入加热装置8，加热完毕后经由水泵6再进入节温器中进行循环流动。由于冷却液低温体积会明显缩减，而补偿水箱4则可以为管道提供冷却液补给，确保管道内压强稳定性，保障整体加热升温的效率性[6]。
4 结束语
综上所述，本文通过研究纯电动汽车动力电池温度管理的意义，再详细分析动力电池能量管理系统的构成与应用，望能够借助本次研究推动我国电动汽车领域的先进化发展。
参考文献：
[1]刘斐.纯电动汽车电池管理系统的研究与设计[D].山东大学，2012.
[2]吴泽民，潘香英，冯超.纯电动汽车电池组热管理系统设计[J].汽车电器，2013（01）：16-18.
[3]薛超坦.基于液冷的纯电动汽车锂电池热管理研究[D].