鉅大LARGE | 點擊量：674次 | 2021年08月25日
中通客車液冷電池系統高寒保溫與加熱實驗
目前，我國的電動汽車在北方推廣遇到的最大的問題是動力鋰離子電池低溫問題，特別是東北、新疆、呼和浩特等高寒地區，對動力鋰離子電池的低溫性能要求更加嚴格。動力鋰離子電池低溫問題會導致電池一致性差、充放電性能降低以及使用壽命縮短等后果。隨著北方市場對電動汽車的需求張大，對動力鋰離子電池高寒性能的研究成為了熱門。
液冷結構的動力鋰離子電池系統相比風冷和自熱冷卻結構的動力鋰離子電池系統，具有更好的溫度平均性、更高的冷卻效果和良好的NVH性能。本文通過實驗對一款電動客車用液冷動力鋰離子電池系統實際低溫使用情況下不同保溫罩的保溫性能，以及動力鋰離子電池的加熱性能進行研究。
1實驗準備
1.1樣品電池的緊要技術參數
實驗用液冷動力鋰離子電池為錳酸鋰離子電池，其緊要技術配置及技術參數見表1。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
1.2樣品電池的控制策略
1)當單體最高溫度高于35℃時，開啟冷卻循環功能。
2)當單體最高溫度低于30℃時，封閉冷卻循環功能，泵自循環。
3)單體最低溫度低于27℃時，封閉冷卻循環系統，封閉泵自循環。
4)單體最高溫度低于0℃時，開啟加熱功能。
5)單體最高溫度高于10℃時，封閉加熱功能。
1.3保溫罩加裝條件及冷卻液的要求
為了使液冷動力鋰離子電池系統在良好的工作環境運行，在實際使用中，夏季和秋季會拆除保溫罩，春季和冬季會加裝保溫罩，詳盡的情況還要依據當地的氣候來靈活使用。液冷動力鋰離子電池系統的冷卻液一般依據實際氣候選取冰點較低的防凍液，本實驗加裝冰點為－35℃的乙二醇防凍液。
1.4實驗辦法
高寒保溫與加熱實驗辦法依據某款電動客車實
際使用條件設計如下:
1)在室溫下將電池系統SOC調整至100%(開啟電池智能熱管理機組)，靜置1h。
2)將電池系統置于－30℃環境下(封閉電池智能熱管理機組)，靜置30h以上，測量電池系統溫降情況。
3)開啟電池智能熱管理機組，當電池系統單體最高溫度達到10℃停止，測量電池系統溫升情況。一共進行3輪探測，其中第一輪電池系統不加保溫罩，可以測量出電池系統的加熱性能;第二輪加氣凝膠保溫罩;第三輪加發泡保溫罩。后兩輪探測可以測量出保溫罩的保溫性能以及電池在保溫罩下的加熱性能。
1.5實驗平臺搭建
液冷動力鋰離子電池系統高寒保溫與加熱實驗對采集、數據、程序控制以及環境溫度有較高的精度要求，為了保證探測的準確性，搭建專業的探測系統來進行實驗。高寒保溫與加熱探測系統包括測量系統、恒溫恒濕室、液冷動力鋰離子電池系統，如圖1所示。此探測系統可以模擬不同溫度和濕度的探測環境，通過對液冷動力鋰離子電池系統進行程序控制，采集高精度的實驗數據。
2實驗結果及分解
2.1保溫罩性能比較
3種保溫條件下的電池系統在－30℃環境下都靜置34.5h，電池單體最低溫度的變化可以反映不同保溫罩的保溫性能，表2為實驗結果。圖2為電池系統在低溫靜置階段單體電池最低溫度隨時間變化的曲線。由表2和圖2可知，不加保溫罩的電池系統溫度下降最快，單體電池之間最大溫差為7℃，無法滿足整車在低溫下的使用。加氣凝膠保溫罩的電池系統溫度下降了37℃，單體電池之間最大溫差為5℃;加發泡保溫罩的電池系統溫度下降了41℃，單體電池之間最大溫差為5℃。后兩者均能滿足在低溫下的使用，且氣凝膠保溫罩的保溫性能優于發泡保溫罩。
2.2加熱性能
電池系統在－30℃環境下進行加熱性能探測，當單體最高溫度達到10℃都停止實驗，電池單體最高溫度的變化可以反映電池系統的加熱性能。表3為實驗結果，圖3為電池系統在低溫加熱階段單體電池最高溫度隨時間變化的曲線。
由表3和圖3可知，不加保溫罩的電池系統加熱性能良好，可以滿足整車在低溫下的實際使用。加保溫罩后電池系統的升溫時間均縮短，加熱性能得到提升，均可以滿足整車在低溫下的實際使用。其中加氣凝膠保溫罩的加熱性能稍差，其電池系統的升溫時間長于加發泡保溫罩，此次實驗也再次證明氣凝膠保溫罩的保溫性能優于發泡保溫罩。
結束語
液冷動力鋰離子電池目前在新能源乘用車市場使用較多，效果良好，但由于成本較高在電動客車市場使用較少。隨著電動客車市場的不斷發展，特別是在高寒地區的不斷推廣，目前所用的風冷電池和自然冷卻電池的弊端逐漸顯現，液冷動力鋰離子電池在電動客車市場的大規模使用成為必然。
