钜大LARGE | 点击量：698次 | 2022年08月31日
中通客车液冷电池系统高寒保温和加热实验
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锂离子电池低温问题，特别是东北、新疆、呼和浩特等高寒地区，对动力锂离子电池的低温性能要求更加严格。动力锂离子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张大，对动力锂离子电池高寒性能的研究成为了热门。
液冷结构的动力锂离子电池系统相比风冷和自热冷却结构的动力锂离子电池系统，具有更好的温度平均性、更高的冷却效果和良好的NVH性能。本文通过实验对一款电动客车用液冷动力锂离子电池系统实际低温使用情况下不同保温罩的保温性能，以及动力锂离子电池的加热性能进行研究。
1实验准备
1.1样品电池的紧要技术参数
实验用液冷动力锂离子电池为锰酸锂离子电池，其紧要技术配置及技术参数见表1。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
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，封闭冷却循环功能，泵自循环。
3)单体最低温度低于27℃时，封闭冷却循环系统，封闭泵自循环。
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，封闭加热功能。
1.3保温罩加装条件及冷却液的要求
为了使液冷动力锂离子电池系统在良好的工作环境运行，在实际使用中，夏季和秋季会拆除保温罩，春季和冬季会加装保温罩，详尽的情况还要依据当地的气候来灵活使用。液冷动力锂离子电池系统的冷却液一般依据实际气候选取冰点较低的防冻液，本实验加装冰点为－35℃的乙二醇防冻液。
1.4实验办法
高寒保温与加热实验办法依据某款电动客车实
际使用条件设计如下:
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1h。
2)将电池系统置于－30℃环境下(封闭电池智能热管理机组)，静置30h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轮探测，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。后两轮探测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实验平台搭建
液冷动力锂离子电池系统高寒保温与加热实验对采集、数据、程序控制以及环境温度有较高的精度要求，为了保证探测的准确性，搭建专业的探测系统来进行实验。高寒保温与加热探测系统包括测量系统、恒温恒湿室、液冷动力锂离子电池系统，如图1所示。此探测系统可以模拟不同温度和湿度的探测环境，通过对液冷动力锂离子电池系统进行程序控制，采集高精度的实验数据。
2实验结果及分解
2.1保温罩性能比较
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为实验结果。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使用。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使用，且气凝胶保温罩的保温性能优于发泡保温罩。
2.2加热性能
电池系统在－30℃环境下进行加热性能探测，当单体最高温度达到10℃都停止实验，电池单体最高温度的变化可以反映电池系统的加热性能。表3为实验结果，图3为电池系统在低温加热阶段单体电池最高温度随时间变化的曲线。
由表3和图3可知，不加保温罩的电池系统加热性能良好，可以满足整车在低温下的实际使用。加保温罩后电池系统的升温时间均缩短，加热性能得到提升，均可以满足整车在低温下的实际使用。其中加气凝胶保温罩的加热性能稍差，其电池系统的升温时间长于加发泡保温罩，此次实验也再次证明气凝胶保温罩的保温性能优于发泡保温罩。
结束语
液冷动力锂离子电池目前在新能源乘用车市场使用较多，效果良好，但由于成本较高在电动客车市场使用较少。随着电动客车市场的不断发展，特别是在高寒地区的不断推广，目前所用的风冷电池和自然冷却电池的弊端逐渐显现，液冷动力锂离子电池在电动客车市场的大规模使用成为必然。
