德国LAUDA XT550液冷温控

新能源汽车发展快近二十年，近几年来随着特斯拉的崛起，全球知名的汽车公司都将建设纯电动汽车上升到企业生死存亡的阶段，发展电动汽车的过程中都会面临着汽车电池的热失控，今天小编就关于电池的热失控跟大家做一个简单的讨论。世界主要的汽车强国纷纷表示将其提升至国家战略。习近平总书记提出：发展新能源汽车是我国从汽车大国走向汽车强国的必由之路。国家最高领导人号召，发展新能源汽车，新能源汽车的发展在中国七大战略性产业中的地位尤为突出。现在国内外也出现了一些网红汽车，公司美国的特斯拉，贾跃亭投资的法拉第未来， 以及国内知名企业大佬投资的蔚来汽车，这些新兴汽车企业的诞生也标志着未来能源领域也将发生巨大的变化，但是目前的各大企业都面临着锂离子电池的热失控的情况，电池的热管理，在研发测试阶段我们就应该关注热失控并且去解决它。

建立实验室用液冷测试平台

（一）充放电过程中的热控制

液冷/液热系统的设计目标是在-30~50℃环境温度和4C快充工况下，将电池单体的工作温度控制在15~45℃、电池单体间的温差控制在5℃以内。

（二）广泛的温度适应性

冬天可以在零下20℃，甚至零下30℃的低温下工作，夏天可以经受50℃的地面高温而不趴窝，同时还要承受3~4C的快充，这是电动汽车大范围推广的必要条件。要满足这一要求，高换热系数和快速热交换的液冷/液热系统将成为Pack的标配。

综合运用仿真分析和测试验证等手段，达到液冷/液热系统的最优化设计，才能做到-30~50℃的使用温度范围，以及大倍率和长寿命使用。

液冷/液热系统的设计，必须与整车的冷却循环系统相互匹配，必须与Pack的结构设计高度集成，必须达到极高的热交换效率

比较合理的快充要求，是在15分钟内，充满80%左右的电量，这要求Pack达到3C以上的充电能力，在电芯的设计、电连接设计、热设计、安全设计、以及BMS的能量管理方面，都要做出非常大的技术突破。

动力电池系统的温度应用范围主要考虑：低温条件下对单体电池的充电、放电功率和能量的影响；高温条件下对单体电池的寿命和安全特性的影响。基于整车对应的持续放电和脉冲放电功率能力要求，以及单体电池在低温条件下的充电窗口，确定温度下限应用范围。为避免由于温度过高引起单体电池寿命的快速衰减和出现热失控，根据单体电池的温度特性及以往电池包产品使用经验，确定温度上限应用范围。

在整个生命周期内，动力电池系统产品必须满足使用区域的环境和气候条件，因此环境条件要求主要与整车目标市场区域相关，一方面需要结合整车用户分布的地域特点，另一方面主要考虑动力电池系统产品在整车上布置位置的温度特性，以及在生命周期中的应用环境温度特性。按照10年的设计寿命（87600小时），在国内几个典型城市的环境温度分布数据：

表2-1 国内典型城市的环境温度分布

整个生命周期中，考虑从动力电池系统产品装配完成之后，通过运输进入整车厂物料存放仓库、整车装配过程中会进入整车装配车间（高温喷漆）、日常运行过程中（行车、充电、驻车停放等过程），以及容量发生衰减后进行退役等过程中可能经受的环境温度、湿度及高海拔等环境条件。主要是考虑没有外部的温度辅助和调节装置的条件下，动力电池系统暴露在整车装配、运输、存放，以及使用过程中，整个产品不会发生明显的功能降级，不会发生破损或破坏，更不会产生严重的安全问题或风险等。

（1）工作温度范围：

一般情况下，动力电池系统要求在10℃～50℃范围内能满足整车使用要求。

在低温条件下，动力电池系统由于受到单体电池功率特性的限制，很难满足整车正常条件下的峰值放电或峰值回馈充电功率需求。在高温条件下，动力电池系统由于受到单体电池温升特性、安全及可靠性应用温度范围等因素的限制，不能允许按峰值放电或峰值回馈充电功率进行工作。因此，需要基于单体电池的温度和功率特性，在低温、低SOC状态下对应放电功率能力和高温、高SOC状态下的充电功率能力结合使用温度区间进行限制。

（2）存储温度范围：

一般条件下，要求动力电池系统产品能在-40℃~60℃范围内能进行存储。

由于动力电池系统产品装配完成之后，会经历由制造工厂出厂，经由物流运输（夏季高温运输途中暴晒）和配送到整车厂物料仓库存储区进行存储的情况，因此，要求动力电池产品能满足：在环境温度不超过45℃条件下，允许存储2-3个月，不发生明显的寿命衰减（或出现明显的不可逆容量损失）。

测功机测试应用范围包括电动汽车、混合动力汽车、航空航天、军工和科学研究。测功机以水冷为标准设计。个别用户有油冷式，风冷式。众高冷源专注设备冷却系统开发，其中包括液冷板热阻性能测试系统与平台，根据新能源电驱恒温恒压恒流热阻测试冷却水系统（5-65度）、水泵高低温运行（150至-40℃）、电机测功机水冷系统（5-30℃）等冷却系统订制

这是通过过充不同阶段，在热失控发生前的数据测量，从电池表体温度60℃起，到电池表体温度100℃，每间隔10℃做一次气体分析，进行定性和定量，做一个临界值进行判定。通过试验发现在60到70摄氏度，或者说70摄氏度左右状态下，可以看到一氧化碳和乙烯都是可以判别，后期经过传感器选择，一氧化碳具有比较好的经济价值，我们选择用一氧化碳，到80摄氏度的时候，可以达到300PPM多数值，后续可以做相应的重复性数据特征，在70到80摄氏度时是需要预警的。后续相关单位在产品技术认证规范上也采纳了烟台创为新能源的意见，一氧化碳如果作为预警应该使用190PPM，正负50PPM作为预警判断条件。