一、引言

電池作為電動汽車中的重要儲能元件，是電動汽車的關鍵部件，直接影響到電動汽車的性能。

電池組熱管理系統作為電池管理系統中不可或缺的部分，它的研究與開發是現代電動汽車中關鍵的一環，也是提高整車性能的重要方面。首先，假如電動汽車電池組長時間工作在比較惡劣的熱環境中，就會降低電池性能。其次，電池箱內溫度場的長久不均勻分布將造成各電池模塊、單體性能的不均衡。這些都將會縮短電池使用壽命。通過電池包的建模仿真可以看出風冷系統中氣體流動情況，多點溫度測量實時監控電池包內溫度易于找出損壞電池，及時替換，從而提高整個電池組的壽命。

二、電池最優工作溫度范圍的確定

在不同的氣候條件、不同的車輛運行條件下，電池組熱管理系統要確保電池組在安全的溫度范圍內運行，并且盡量將電池組的工作溫度保持在最優的工作溫度范圍之內。

目前電動汽車用電池重要有鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池。鎳氫電池作為比能量較高且使用無污染的新型電池在電動汽車和混合電動汽車中應用越來越普遍，本文即以豐田RAV-4電動汽車用鎳氫蓄電池為例對電動汽車電池組熱管理系統進行分析。

鎳氫電池的特性對其熱管理系統的影響很大。電池內部的電化學反應很復雜，存在感應和共生的非感應的過程。不同的電池反應不同，因而有不同的充放電熱特性。鎳氫電池由鎳氫化合物正電極、儲氫合金負電極以及堿性電解液組成。在充放電過程中，氫鎳電池電化學反應表示如下：

氫鎳電池的生熱因素重要有4項：電池化學反應生熱、電池極化生熱、過充電副反應生熱、內阻焦耳熱。

電池充電過程中的反應生熱可以分為兩個階段：在沒有發生過充電副反應之前為第1階段，發生過充電副反應之后為第2階段。

第1階段，生熱量重要來自：電池化學反應生熱、電池極化生熱、內阻焦耳熱。生熱量可用下式計算：

第2階段，生熱量重要來自：電池化學反應生熱、電池極化生熱、過充電副反應生熱、內阻焦耳熱。其中大部分的生熱量來自于過充電副反應生熱。充電末期和過充電時，過充電副反應就開始發生，其生熱量:

電池放電過程中的生熱量重要來自：電池化學反應生熱、電池極化生熱、內阻焦耳熱。要指出的是氫鎳電池放電時化學反應是吸熱反應，能吸收一部分熱量，所以生熱問題不是很嚴重，生熱量如下:

式中Rt——電池內阻和極化內阻的和

Ic——電池的充電電流

Id——電池的放電電流

由于陰極反應的熱應力不同，充電過程的后期（不平穩段）比放電過程的后期放出的熱量大得多。

圖1是清華大學汽車安全與節能國家重點實驗室做的某80Ah氫鎳電池不同溫度下電池放電效率實驗。

當溫度超過50℃時，電池充電效率和電池壽命都會大大衰減，在低溫狀態下，電池的放電能力也比正常溫度小得多。圖1所示在溫度高于40℃或者溫度低于0℃時，電池的放電效率顯著降低。從這一點可以推測，鎳氫電池的理想工作溫度應該在0～40℃之間。