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基于新能源汽车锂电池控制系统的发展与研究

范文

姚昌平

摘要：面对日趋严峻的能源形势和巨大的减排压力，节能环保的新能源汽车代替传统燃油汽车是必然发展趋势。在国家政策的支持下，我国新能源汽车产量快速增长，工信部印发的《促进汽车动力电池产业发展行动方案》提出了2020年动力电池总产能超過1000亿Wh的目标，未来中国将成为全球最大电动汽车及动力电池消费市场。锂离子电池以其优异的电性能、无环境污染等优点，是公认的最具发展潜力的电动汽车用动力电池，未来具有广阔的市场应用前景。

关键词：新能源汽车;锂电池;控制系统

中图分类号：G4文献标识码：A文章编号：（2020）-26-330

引言

当前无论是我国还是西方国家，新能源汽车的主流技术路线都以纯电动汽车为主。而纯电动汽车的核心在于“三电”系统，即动力锂电池、驱动电机和电控系统，这其中动力锂电池不仅在成本上占比很高（普遍占到新能源整车成本的一半以上），更由于其直接影响着新能源汽车的续航里程、技术方向和商业价值，因此动力锂电池不仅是纯电动汽车的核心零部件，而且可以称之为新能源汽车的灵魂。甚至可以毫不夸张地说，动力锂电池的技术成败就直接决定着新能源汽车（纯电动）未来的成败。

1锂离子电池的组成材料与结构

锂离子电池的主要组成部分包括正极、负极、隔膜和电解液，上述材料通过特定的方式进行卷绕与堆叠，从而组成电池的外形。目前电动汽车所采用的锂离子电池主要包括三元锂离子电池与磷酸铁锂离子电池两种，其中三元锂离子电池正极材料由镍、钴、锰三种材料按照特定的比例组成，负极材料由石墨组成。在锂离子电池的组成材料当中，电解液对电池的安全性能具有显著影响，电解液的成分包括有机溶剂、锂化合物与其他添加剂。其中常见的电解液溶剂包括环状碳酸酯和链状碳酸酯等，锂化合物主要有LiPF6、LiClO4、LiBF4等，另外还包括各种类型的添加剂，能够起到改善电池性能的作用。

2新能源汽车锂电池控制系统发展

2.1锂电池热效应产生原理

锂电池之所以作为新能源汽车驱动装置，在于采用了两个相互嵌入的锂离子化合物作为电源导电的正负极而形成的二次型电池。当锂离子在电场的作用下，他们就会按照一定规则移动，正电荷往单侧移动，负电荷往另一侧移动，形成电势差，从而实现充放电过程。现在大部分锂电池都采用二氧化锂这种材料作为反应器，在充电过程，二氧化锂这种材料会在高电压的作用下进行化学反应，释放出锂离子，锂离子在电场作用下，经过一定规则移动会嵌入到负电荷一侧，再一次形成碳-锂化合物;放电时，原理大致一样，位于负极的化合物在高电压下，会进行化学反应，产生锂离子，锂离子在电场的作用下，按照一定规则移动，一部分移动到正极形成新的碳-锂化合物，这样不断地进行化学反应-分离-结合，就形成了正负电荷的电势差，同时也就产生了电流，化学反应公式如下：

2.2锂电池热效应传热机理

在新能源汽车以锂电池作为驱动力过程中，产生热量是基本，传导热量是核心。都知道传导热量时不仅要对传热装备有很高的要求，而且还要做好保护，因为能量不会无缘产生，也不会无缘消失，它会通过另一种形式来表现出来，而且也不会把百分百的热量都传输到需要的装备上，因此在这个过程中会有大量的热量散失到周围的线路上，这种现象我们称之为传热。它主要包含3部分，其一，热传递，其二，换热器，其三，热辐射。分别对这三种现象进行分析。

热传递：实际上是把热量从一个物体上传导到另一个物体上，是我们通过手可以感知出来的一现象，当锂材料受到电压压迫时，会产生化学反应，释放出锂离子，它在电场温度的作用下，在一定范围内进行规则运动，由高到低，当再次形成化合物时也就是热传递的过程。

换热器：实际上以液体（通常为水）为介质进行热量传递的过程，它的热传导机理就是流体在流动过程中，把高热量的物体，通过换热器里面的冷液体进行热传导，这样，冷物体在接触高热量物体时就会中和热量，实现热量的传递。

热辐射：它是一种不需要中间介质就能够实现能量传输的热传导现象。好比太阳光的辐射，我们在任何角落，不需要任何物质，就可以吸收太阳的辐射，或者任何一个大于0摄氏度的物体都具有吸收热量的能力，在地心引力地磁和电磁的影响下，会传导其他物体获得能量。

2.3锂电池控制系统

我们都知道锂电池是新能源汽车的主要发展方向，在目前的技术领域我们注重研究锂电池的生热、传热功能，同时也要对电路进行应有的保护，因此在这个前提下就要进行一个简单的设计，以保证驾驶员的安全。我们都知道在实际生活中我们要对物体进行散热，一般都会采取冷却的效果或者通风机组进行散热。在这里提供两种常见的方案以供选择。

方案一：在锂电池周围安装冷却液管道，就好比换热器一样，这样散出的多余的热量就会被冷却液管道进行冷却，以达到我们降温的效果。

方案二：在实际生活中，我们通常会用通风机组对内部多余的热量进行散热，一方面是通风机组风力大，可以达到我们的要求，另一个方面散出的热量可以很短的时间内就被释放到大气中，不会对周围的线路产生很大的影响，但是，有一个前提，如果锂电池摆放过于集中不利于内部空间散热，我们可以把锂电池进行楼梯或者斜坡方式摆放，相互之间的空隙变小，这样利于散热。

结语

本文主要是通过新能源汽车锂电池的发展现状和锂电池控制系统，以及产生热量、传递热量进行了简要的分析概述，因为新能源汽车在现有材料中锂电池是一种很好的发展前景，它具有生热、传热快，清洁等特点，同时它对充放电过程有极高的要求，这就为我们现在研究锂电池的行驶安全提出了更高要求—散热如何处理。

参考文献

[1]白星星.国家主席习近平致贺信2019世界新能源汽车大会在海南博鳌举办[J].中国会展（中国会议），2019（14）：19-19.

[2]兰凤崇，李诗成，陈吉清，等.基于专利分析的锂离子动力电池产业发展趋势[J].科技管理研究，2019，39（12）：144-150.

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