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汽车专栏Automobile纯电动汽车磷酸铁锂电池的热特性参数辨识和热仿真分析刘杨，赵中阁(中国航空综合技术研究所，北京100028)摘要：磷酸锂铁作为新型的高能化学电源，常被用作纯电动汽车电池。
因此，需要对磷酸锂特电池的热性能进行研究。
本文以某型号磷酸锂铁电池单体为研究对象。
研究磷酸锂铁电池的生热和传热机制。
建立电池的电化学一热耦合模型，并对电池的热物性参数进行计算，对电池的生热速率模型进行选取。
应用计算得到的电池热物性参数，对磷酸锂铁电池单体进行CFD模型建立。
应用非接触式热测量方式对CFD模型进行模型校核。
运用FloTHERM热分析软件对磷酸锂铁电池组在不同散热条件下的温度场进行仿真，为电池组的设计和优化提供参考和指导。
关键词：磷酸铁锂电池；热特性；CFD仿真；热测试中图分类号：TM911文献标识码：A文章编号：1004-7204(2020)05-0013-07Thermal Characteristic Analysis and Simulation of Lithium Iron PhosphateBatteryLIU Yang,ZHAO Zhong-ge(China Aero-polytechnology Establishment,Beijing100028)Abstract:As a new type of high-energy chemical power supply,lithium iron phosphate ba/tteries are often used as power source of pure electrie vehicles.Therefore,it is necessary to study the thermal performance of lithium iron phosphate batteries.A certain type of lithium iron phosphate battery cell is taken as research object in this paper to study the heat generation and transfer mechanism of lithium iron phosphate batteries.The thermo-physical parameters of the cell are calculated and the heat generation model is selected.Besides,the CFD(Computa/tional Fluid Dynamics)model of the lithium iron phosphate battery cell is established out of the thermophysical parameters.FloTHERM is used to Simulate the temperature profile of the cell under different working conditions.The temperature is also tested by non-contact temperature measurement.It provides reference and guidance for battery pack design and optimization.Key words:lithium iron phosphate ba/ttery;thermal characteristics;CFD Simulation;thermal test引言温度影响着磷酸铁锂电池的性能、安全性和寿命。
电动汽车电池技术发展综述一、本文概述随着全球对环保和可持续发展的日益关注，电动汽车（EV）已成为交通出行的重要选择。
电动汽车电池技术是电动汽车发展的核心，其性能直接影响到电动汽车的续航里程、充电速度、成本以及安全性等多个方面。
本文旨在综述电动汽车电池技术的发展现状，分析不同类型电池的优缺点，探讨未来电池技术的发展趋势和挑战，以期为电动汽车电池技术的研发和应用提供参考。
文章将首先回顾电动汽车电池技术的发展历程，从早期的铅酸电池、镍镉电池，到目前广泛应用的锂离子电池，以及正在研究的固态电池等新型电池技术。
接着，文章将重点分析各类电池的能量密度、功率密度、循环寿命、成本以及安全性等关键性能指标，并评估其在实际应用中的表现。
文章还将关注电池管理系统（BMS）的发展，包括电池状态监测、能量管理、热管理等方面的技术进步。
文章将展望电动汽车电池技术的未来发展趋势，包括电池技术的创新、电池回收和再利用、以及电池与其他技术的融合等。
文章也将探讨电池技术发展面临的挑战，如成本、安全性、充电基础设施等，并提出相应的解决策略和建议。
通过本文的综述，读者将能够全面了解电动汽车电池技术的发展现状和未来趋势，为相关研究和应用提供有益的参考。
二、电动汽车电池技术概述电动汽车（EV）的电池技术是决定其性能、续航里程和成本的关键因素。
随着全球对减少碳排放和环境保护的日益关注，电动汽车的发展势头迅猛，电池技术的进步也日新月异。
电动汽车电池技术主要包括锂离子电池、镍金属氢化物电池、铅酸电池等，其中，锂离子电池因其高能量密度、长寿命和相对低的成本，已成为主流选择。
锂离子电池主要包括磷酸铁锂（LFP）电池、三元锂电池（NCA/NMC）、固态电池等。
磷酸铁锂电池以其稳定的性能、低成本和长寿命被广泛应用于中低端电动车市场。
三元锂电池则因其更高的能量密度和较好的低温性能，在高端电动车市场占据主导地位。
然而，随着能量密度的提升，三元锂电池的安全性问题也日益凸显，这在一定程度上限制了其进一步发展。
燃料电池汽车与纯电动汽车性能综合对比纵观人类历史，文明的进步本质上就是能量输出强度的进步。
早期的农业文明，动力以人畜、木柴等生物能为主，输出功率非常有限，还受到土地承载能力的限制，经济只能在低水平不断循环；18世纪工业革命后，随着蒸汽机和内燃机的推广，基础能源变为以煤炭、石油为代表的化石能源，能量密度提升了上百倍，GDP也终于突破了“马尔萨斯陷阱”的束缚，呈现了指数型的增长。
目前全球能源结构为原油33%，天然气24%、煤炭30%，核电4%、水电7%和新能源2%，化石能源居于绝对主导地位。
但展望未来，人类能源结构还会产生重大变革，如现在锂电池车的发展就已经如火如荼，因此经济意义上的石油枯竭恐怕还会来的更早。
未来谁能全面替代石油，成为新一代的车用燃料就成为非常关键的问题。
目前替代石油车的主流技术路线就是锂电池和燃料电池。
燃料电池最大优势就是能量密度高，是锂电池的120倍。
但锂电池起步早，商业化程度更高，整车成本也更低，且充电可以利用现有的电网系统，相比燃料电池整个加氢和供氢的配套网络都要从头建设，成本也要更低。
因此这两者的竞争核心就是能量密度和成本的竞争。
下面从原理及结构、性能、成本等方面对燃料电池汽车和纯电动汽车进行对比分析。
1.原理及结构比较燃料电池汽车中的燃料电池是一种电能生产装置，它通过电催化反应将燃料中的化学能转换成电能释放出来，其化学反应原理如下：正极：H2＝2H+ + 2e-负极：½ O2 + 2H+ + 2e- = H2O总反应：H2 + ½ O2＝ H2O纯电动汽车中的锂电池是一种能量存储装置，属于二次电池，通过可逆的电化学反应实现电能的存储和释放，其化学反应原理如下：正极：LiCoO2＝Li(1-x)CoO2+xLi++xe-负极：6C+xLi++xe- = LixC6总反应：LiCoO2+6C = Li(1-x)CoO2+LixC6燃料电池原理图锂电池原理图由于燃料电池不能储存电能，结构上要比锂电池复杂。
试验题目：车用锂离子动力电池实验目录试验题目：车用锂离子动力电池实验 (1)1.实验目的： (2)2.动力电池简介 (2)a)车载动力电池介绍 (2)b)国内电动车用锂离子动力电池的标准 (2)3.实验仪器 (3)4.试验方法 (4)5.数据处理分析 (5)a)分析不同温度下、不同倍率下电池能放出或充进的电量 (5)b)电池的直流内阻特性（与温度、SOC关系） (7)c)电池开路电压与温度的关系 (9)d)电池的开路电压稳定时间 (10)e)电池的功率特性（与温度、SOC关系） (11)f)各温度下电池特性比较 (12)6.实验总结 (14)7.附录 (14)a)参考文献 (14)b)数据处理代码 (15)1.实验目的：1)了解动力电池主要性能参数2)了解动力电池基本性能试验标准及方法3)了解动力电池试验设备4)基本掌握试验结果分析方法2.动力电池简介a)车载动力电池介绍新能源汽车动力电池可以分为蓄电池和燃料电池两大类，蓄电池用于纯电动汽车（EV），混合动力电动汽车（HEV）及插电式混合动力电动汽车（PHEV）；燃料电池专用于燃料电池汽车（FaV）。
主要类型有主要有阀控式铅酸蓄电池（VRLAB）、碱性电池（Cd-Ni）电池、MH-Ni 电池）、Li-ion 电池、聚合物Li-ion 电池、Zn-Ni 电池、锌-空气电池、超级电池、质子交换膜燃料电池（PEMFC）、直接甲醇燃料电池（DMFC）等。
而就电池性能而言，不同需求造成了对电池的性能需求不同。
HEV有汽油发动机作为动力来源，更强调加速性能和爬坡能力，因此更注重电池的比功率（要求高达800——1 200 W / kg）；PHEV和EV完全以电池作为动力，更强调充电后的续驶能力，因而更关注电池的比能量（要求达到100——160 Wh/kg）。
在现有的新能源汽车动力电池中，锂离子电池生产成本相对较低，重复充电利用非常方便，相比其他可携带能源具有更高的成本优势。
纯电动汽车锂离子电池性能分析及维护保养摘要：我国纯电动车市场正在快速的发展，人们对于纯电动车的喜好度越来越高，电动车相关的制造技术、维修保养技术均在快速优化中，电池作为纯电动车重要组件，是其唯一的动力来源，而电池的各项性能对于电动车的使用有多方面的影响，如其机械性能对电动车使用安全的影响很大，而电动车电池的维护保养对车辆后期的使用有很大影响，如影响电池使用的寿命、使用安全性工作。
市面上电动车使用的电池有很多种类，本文主要分析了使用锂离子电池的纯电动汽车的各项电池性能及维护保养工作，希望能为相关人员提供有价值的理论参考。
关键词：纯电动汽车；锂离子电池；电池性能；维护保养前言：伴随能源危机、环境污染等问题的日益加剧，开发新能源汽车替代传统燃油车对于是非常重要的。
电池为纯电动汽车的提供运转动力，当前汽车电池技术条件下，锂离子电池居于良好的电性能、机械性能等性能，是应用价值和应用前景较高的汽车动力电池。
锂离子电池的正负极分别采用锂化合物、锂碳层化合物两种材料，电解液一般选用有机溶液，电池结构包括正负极材料、正极集流体、电解液和、负极集流体。
但电池使用中会存在许多复杂的状况，如电池的负极于电解液间会形成一层界面膜，将消耗电池内的大量锂离子，导致电极与电解液界面间的电阻大幅增加，使电池电压下降，因此在优化相关电池制造技术的同时，还应当做好电池的维护保养工作，以使电池保持良好的放电、安全等性能。
1.纯电动汽车锂离子电池的性能分析1.1电性能相比其他类电池，锂离子电池对环境的污染很小，可循环使用、自放电率较低，车用锂电池一般具有电压高、充放电的寿命长、污染小、无记忆效应、充电速度快，因而在纯电动车中被广泛应用。
放电早期，锂电池电压在短时间内下降后快速进入平缓下降阶段，为电动车提供稳定动力，这是由于放电电的大小与电池温度、放电时间等存在联系，而锂电池电池温度受放电时间的影响相比其他电池更小，因此在中后段能提供稳步下降的放电电压。
《电动汽车用锂离子动力电池包和系统电性能试验方法》征求意见稿编制说明一、工作简况1、任务来源动力蓄电池是新能源汽车的核心零部件，为新能源汽车的行驶提供电能。
容量、能量、内阻、能量效率等电性能是动力蓄电池的关键性能指标。
GB/T 31467.1—2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第1部分：高功率应用测试规程》和GB/T 31467.2—2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第2部分：高能量应用测试规程》两项标准分别提供了高功率型和高能量型电动汽车用锂离子动力电池包和系统电性能的测试规程。
以上两项标准发布以来，有效统一、规范了动力电池电性能测试方法。
然而，近年来我国新能源汽车和动力电池产业快速发展，而GB/T 31467.1和GB/T 31467.2两项标准已发布6年，部分内容已不能适应产业发展需要，并且两项标准制定时参考的ISO 12405-1和ISO 12405-2均已被ISO 12405-4:2018替代。
因此，应当充分参考对应国际标准ISO 12405-4:2018，面向当前我国新能源汽车和动力电池的使用场景需求，结合我国动力电池电性能测试经验，对GB/T 31467.1和GB/T 31467.2两项标准开展修订工作。
本项目计划将GB/T 31467.1—2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第1部分：高功率应用测试规程》和GB/T 31467.2—2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第2部分：高能量应用测试规程》合并修订为GB/T 31467《电动汽车用锂离子动力电池包和系统电性能测试规程》。
标准制定计划已于2021年8月划由国家标准化管理委员会下达正式下达，计划编号：20213561-T-339。
2、主要工作过程本标准由全国汽车标准化技术委员会电动车辆分技术委员会归口，并由电动车辆分标委动力蓄电池标准工作组负责组织开展修订工作。
修订工作于2020年4月正式启动，标准起草组由电动汽车整车、动力电池生产企业、检测机构等单位组成。
