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汽车：中通客车液冷电池系统高寒保温与加热试验


来源 |电动学堂
目前 ， 我国的电动汽车在北方推广遇到的最大的问题是动力电池低温问题 ， 特别是东北、新疆、呼和浩特等高寒地区 ， 对动力电池的低温性能要求更加严格 。 动力电池低温问题会导致电池一致性差、充放电性能降低以及使用寿命缩短等后果 。 随着北方市场对电动汽车的需求扩大 ， 对动力电池高寒性能的研究成为了热门 。
液冷结构的动力电池系统相比风冷和自热冷却结构的动力电池系统 ， 具有更好的温度均匀性、更高的冷却效果和良好的NVH 性能 。 本文通过试验对一款电动客车用液冷动力电池系统实际低温应用情况下不同保温罩的保温性能 ， 以及动力电池的加热性能进行研究 。
1 试验准备
1.1 样品电池的主要技术参数
试验用液冷动力电池为锰酸锂电池 ， 其主要技术配置及技术参数见表1。
汽车：中通客车液冷电池系统高寒保温与加热试验
本文插图

1. 2 样品电池的控制策略
1) 当单体最高温度高于35 ℃时 ， 开启冷却循环功能 。
2) 当单体最高温度低于30 ℃时 ， 关闭冷却循环功能 ， 泵自循环 。
3) 单体最低温度低于27 ℃时 ， 关闭冷却循环系统 ， 关闭泵自循环 。
4) 单体最高温度低于0 ℃时 ， 开启加热功能 。
5) 单体最高温度高于10 ℃时 ， 关闭加热功能 。
1. 3 保温罩加装条件及冷却液的要求
为了使液冷动力电池系统在良好的工作环境运行 ， 在实际应用中 ， 夏季和秋季会拆除保温罩 ， 春季和冬季会加装保温罩 ， 具体的情况还要根据当地的气候来灵活应用 。 液冷动力电池系统的冷却液一般根据实际气候选取冰点较低的防冻液 ， 本试验加装冰点为－35 ℃的乙二醇防冻液 。
1. 4 试验方案
高寒保温与加热试验方案根据某款电动客车实
际应用条件设计如下:
1) 在室温下将电池系统SOC 调整至100%( 开启电池智能热管理机组)， 静置1 h。
2) 将电池系统置于－30 ℃环境下( 关闭电池智能热管理机组)， 静置30 h 【汽车：中通客车液冷电池系统高寒保温与加热试验】以上 ， 测量电池系统温降情况 。
3) 开启电池智能热管理机组 ， 当电池系统单体最高温度达到10 ℃停止 ， 测量电池系统温升情况 。 一共进行3 轮测试 ， 其中第一轮电池系统不加保温罩 ， 可以测量出电池系统的加热性能; 第二轮加气凝胶保温罩; 第三轮加发泡保温罩 。 后两轮测试可以测量出保温罩的保温性能以及电池在保温罩下的加热性能 。
1. 5 试验平台搭建
液冷动力电池系统高寒保温与加热试验对采集、数据、程序控制以及环境温度有较高的精度要求 ， 为了保证测试的准确性 ， 搭建专业的测试系统来进行试验 。 高寒保温与加热测试系统包括测量系统、恒温恒湿室、液冷动力电池系统 ， 如图1 所示 。 此测试系统可以模拟不同温度和湿度的测试环境 ， 通过对液冷动力电池系统进行程序控制 ， 采集高精度的试验数据 。
汽车：中通客车液冷电池系统高寒保温与加热试验
本文插图

2 试验结果及分析
2. 1 保温罩性能对比
3 种保温条件下的电池系统在－30 ℃环境下都静置34. 5h， 电池单体最低温度的变化可以反映不同保温罩的保温性能 ， 表2 为试验结果 。 图2 为电池系统在低温静置阶段单体电池最低温度随时间变化的曲线 。 由表2 和图2 可知 ， 不加保温罩的电池系统温度下降最快 ， 单体电池之间最大温差为7 ℃ ， 无法满足整车在低温下的应用 。 加气凝胶保温罩的电池系统温度下降了37 ℃ ， 单体电池之间最大温差为5 ℃; 加发泡保温罩的电池系统温度下降了41 ℃ ， 单体电池之间最大温差为5 ℃ 。 后两者均能满足在低温下的应用 ， 且气凝胶保温罩的保温性能优于发泡保温罩 。


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