油电混合动力汽车电池组温度控制探究

于瀛　靳璐

【摘 要】在对于油电混合动力汽车电池组的温度控制探究过程中，要明确热管理系统在汽车运行中扮演的角色，确定其对于油电混合动力汽车性能提升的重要性。必须要了解现行的混合动力汽车热管理的方法，总结各类方法的利弊。而后，找到一种更切实可行的区别于传统方式的电池热管理方法，详细 阐述其工作过程。而后通过论证，分析它的现实意义和实用价值。进而做出这种方案的预设效果，并尝试投入使用，为今后油电混合动力汽车的发展提供帮助。

【关键词】油电混合动力汽车；电池组热管理；温度控制

电池在汽车构件中有着非常重要的作用，它是汽车电力系统的电力来源。在油电混合动力汽车中，电池组不仅给车灯，仪表盘，空调等用电器提供能量来源，在必要的时候，还为汽车提供动力源。所以电池组性能的优劣，在一定程度上决定了混合动力汽车的好与坏。但目前，人们常常忽略由于温度极端化给电池组带来的损害，造成混合动力汽车的动力电池组充放电效率下降，从而影响了整车的性能和续航里程。因此，找到合适的电池热管理方法至关重要，在某种程度上，它决定了油电混合动力汽车的发展，影响着汽车技术的进步。

1 油电混合动力汽车动力电池组发展现状

现如今，无论是混合动力汽车还是纯电动汽车，在充电、高速长时间行驶或者爬坡的时候，动力电池产生的热量对汽车的损害不言而喻。在寒冷的冬季，由于温度过低，必然影响动力电池中的电荷运动，使电池充放电受阻，大大削弱了电池的工作效率，因此低温工作状态降低了汽车动力电池的续航里程，缩短了电池的使用寿命，影响了混合动力汽车性能。

动力电池系统热量主要是电池工作过程中的电芯产生，由于汽车结构，电池组摆放位置，电池包材料等原因，热量不能及时消耗。影响油电混合动力汽车电池组中的单体电池的工作效率原因会有很多，但主要是由于電池包中的热量过多累积，便会造成电池组各处温度不均。因此电池组充放电循环效率降低，进而影响电池的功率和能量发挥，更甚者还会导致热失控。影响油电混合动力汽车的安全性与可靠性。在低温环境下，电池电解液导电率会因此而降低，影响放电效率。充电时，电极表面固体电解质的相界膜增厚，电阻增加，影响充电效率。要想保持电池组发挥最佳性能，就就必须对电池进行热管理，控制电池包温度在可控范围内，由此便可以保持电池动力系统的稳定运行。提高汽车安全性和续航里程。

简单来讲，电池热管理系统就是在电池温度极端化的时候，对电池组的散热和升温管理。只有不断提高汽车安全性能，有电混合动力汽车才能在科技发展的长河中屹立不倒，保障驾驶员和乘车者的人身安全是关键。

2 油电混和动力汽车电池组的热管理方法

以动力电池降温来说，常用方法有风冷、液冷和利用散热板等材料冷却的方式。每种方法都有其优越性，只有透彻分析并深入探究后，再优化整合才能寻找更妥善的方法来用于有电混合动力汽车之中。

所谓风冷降温，大都是利用空气流动来带走电池组产生的热量，这种传统的方式简单易行，不需要对汽车结构进行过多的改变，并且对油电混合动力汽车的各种系统之间的配合要求并不高，但电池组温度梯度较大，电池包之间温度差异大，彼此相互影响，不能稳定运行，因此这种方法有待更深一层的探究。然而，电池组一般安装在汽车底盘位置，所处的位置相对比较封闭，空气流动不畅，温度变化范围≦3℃，所以很难起到降温作用。较为炎热的夏天和寒冷的冬天，都会对电池组温度产生影响，环境温度很大程度决定了电池组的温度，因此风冷降温方式更受环境制约。液冷方式较风冷来说，受环境影响较小，冷却效率有所提高。但是，对于混合动力汽车或者纯电动汽车来说，通过液冷来降低电池组温度是一件有待商讨的事。动力电池电压相对而言比较大，如果用来冷却的液体发生泄露，对于汽车和人的伤害将是致命性的。所以用液冷方式给混合动力电池电池降温存在极大的安全隐患。利用散热板等材料给电池降温的方法，减小了降温不均和安全问题，但从汽车轻量化考虑，是有一定的不妥之处，而且寻找导热能力好，散热能力强的材料，还存在一定的科学难度。

从动力电池升温方面考虑，以上三种方式只做到了降温，在电池温度过低时，不能起到升温作用。而且就现在汽车的热管理方法来看，没有考虑到电池温度过低时升温的问题，忽略了由于低温给混动和纯电动汽车带来的损害。因此，寻找一种切实可行热管理方法，综合动力电池散热升温于一体，不仅是当前迫在眉睫的事，更是未来混合动力电池和纯电动汽车电池热管理方法的发展方向。

3 油电混合动力汽车电池温度控制方案研究

油电混合动力汽车有多种混合模式，有轻度混合、中度混合和重度混合这三种。轻度混合动力汽车在行驶过程中，主要由发动机提供能量，支持汽车运行，电池组起辅助作用，只有在汽车启动和发动机动力不足时，电动机才提供动力。中度和重度混合动力汽车将电动机驱动和发动机驱动完美结合。汽车启动时，电池电量处于饱和状态，能独自自主提供动力。从而减少了传统汽油汽车启动时瞬时油耗较大的问题，同时减少二氧化碳排放，对环境危害较小。当电量低于60%时，发动机提供汽车所需动力，蓄电池吸收制动能量，遇到爬坡，低速行驶的时候，两者同时提供动力，减少油耗。无论哪种混合动力汽车，电池组都扮演者非常重要的角色，然而在电池的充电，放电过程中，温度自然会升高，影响放电效率，甚至缩短电池使用寿命。下面以重度混合动力汽车为例，探讨决绝电池组温度极端化的方案。

电池组温度极端化即温度过高或者过低。无论哪种情况，首先需要一个检测装置与中央控制系统连接，用来监测电池温度变化。当电池组温度过高时，最主要的有两种情况，一种是电池长时间放电，处于行驶状态，另一种是在充电过程中温度升高，处于静止状态。

对于行驶状态下电池温度升高，从汽车底盘结构和电池组摆放位置入手。首先将电池单体一字排开，留有3～5厘米空隙，电池外部用隔热材料包围，电池单体之间在中部就有7～8厘米小口，使空气进去密封空间后，充分于电池单体接触。在两段留有直径为7～8厘米的圆孔，用于连接外部管道。靠近车头端管道连接后，延伸一段后，分支为三条同等大小，方向不同的管道，并延伸出汽车底盘外部，用于收集汽车行驶时高速流动的空气，起降温作用。另一端连接排气装置，使两端气流顺利流通。两端管道内装有节气阀，于温度监测装置，中央控制系统形成反馈调节。温度过高时，节气阀打开，空气流通，温度合适时，节气阀关闭。

另一种状态，即汽车充电时电池温度过高，此种状态下，汽车没有行驶，也就没有高速流动的空气进入管道内，不能起到降温作用，鉴于此时给汽车充电，所以在三条进气管道的其中一条进气口处，安装小风扇，风扇动力来源于外部电源，同时，风扇开关与温度监测装置连接，并受中央控制系统控制。

解决了混合动力汽车电池的降温问题，接下来要考虑的就是在电池温度过低时的升温问题。一般来说，混合动力汽车电池温度过低会出现在汽车刚起动的时候，启动之后，电池会放电，温度也会慢慢升高。如何在汽车启动之后给电池升温？改变原有排气系统，给排气管道接一个管道，与收集空气的管道相连，在分支口处接双向节气阀，与温度监测装置个中央控制系统连接，并安装一个空气滤清器，温度过低时，利用发动机排出的废气，给电池升温。

4 油电混合动力汽车电池组温度控制方案可行性

这种方案的提出，是对普通的风冷方式的升级，放大它的优点，结构简单，冷却过程容易进行，汽车各系统之间不会因此而紊乱。同时，缩小它的缺点，通过增加一些简单部件，改变电池组的位置和结构，控制温度的效果更明显。

比如，通过改变电池单体摆放位置，使其呈一字排列，并增加隔热外包。首先，降温过程中，增加了空气与电池组的接触面积，降温速度更快，效率更高，其次，隔热外包的使用，避免了降温过程中，环境温度对电池组的二次干扰。第二，三支管道内与电池组相连，增加了空气流量，另外，三支管道的使用，起到了备胎作用，防止因为某支堵塞而不能降温所带来的后果。第三，管道内节气阀的设置，使降温升温更智能化，数字化。第四，充电时利用外部电源提供动力，让风扇转动，达到降温作用，避免使用汽车动力电池，增加了电池的使用寿命。第五，在给动力电池升温的过程中，有效的利用了发动机废气余热，使能量充分利用，增加了能源利用率。

油电混合动力汽车最大的优点就是通过电动机和发动机的有效配合，减少燃油损耗，当动力电池的工作效率提高之后，发动机的工作效率自然会提高。假如不对电池热管理，电池工作效率降低，发动机会因此损坏的更严重。利用传统理念并通过新颖的结构改变，对混合动力汽车电池进行热管理。不仅解决了温度过高对电池组的影响，还针冬季低温给电池组带来的问题，进行了解决。将电池温度控制在了一个合适的范围内，提高了电池的工作效率和使用寿命。这样无论是哪种混合动力汽车，其性能必将会有质的飞跃，定将会带动混合动力汽车在汽车领域占据主导地位，汽车科学技术也会因此而不断进步，从而带动新能源汽车的发展。

油电混合动力汽车电池热管理方法的探，不但寻找到了控制电池组温度的方法，而且还利用诸多方法对动力电池组进行日常维护，使油电混合动力汽车电池组性能，发挥到极致。更促使油电混合动力汽车的使用者，对温度变化给电池组带来的损害问题的关注，促使油电混合动力汽车更受汽车使用者的青睐，并加速新能源汽车的发展。

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[责任编辑：朱丽娜]