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某型纯电动皮卡电池包低温加热试验研究

  郑州日产汽车有限公司   2021-06-20 次浏览

前言

随着纯电动汽车的销量越来越高,市场对动力电池的性能和安全性也提出了更高的要求,特别是动力电池的低温充放电特性不佳直接影响消费者的使用体验。为了弥补动力电池的这一缺陷,需要对电池进行加热处理。以某型纯电动皮卡为例,整车配备了动力电池热管理系统,可以对动力电池进行加热操作,以提升动力电池的充放电性能。

2试验内容

2.1试验介绍

某型纯电动皮卡配备的动力电池热管理系统,为了对动力电池进行加热,安装了水暖PTC、PTC循环水泵、电子三通水阀、热交换,器同时动力电池包里也集成了加热水路,外部配备了循环水泵,动力电池加热原理图如下:

某型纯电动皮卡电池包低温加热试验研究

车辆进行交流充电或者直流充电时,如动力电池包温度过低,BMS发送加热请求,热管理系统启动对动力电池包进行加热。动力电池包的加热间接由水暖PTC提供热能,由PTC循环水泵和三通电子水阀进行液体流向控制,使加热的液体流入热交换器。动力电池包内的液体经过循环水泵流经热交换器,与PTC加热过的液体进行热交换加热,回流到动力电池包对电池进行加热升温。

2.2试验目的

测试动力电池系统在不同环境温度、加热功率下的温升速率,评估系统能耗,并为后面预热充电试验提供数据。

2.3试验方法

试验车辆进入环境仓,随后环境仓设定目标温度进行降,温同时监控动力电池温度是否达到设定温度。随后启动PTC,调节不同的加热功率,加热水开始循环,电池开始加热,同时记录动力电池的温升数据。试验环境和电池加热起始温度分别30选'C取,--20'C,-lO'C,动力电池加热功率选取6100W,2440W,1500W,分别对应不同的充电方式能提供的最大加热功,共率需采集9组数据,以便统计和发现电池温升规律。

当电池最低温度达到O'C后系统停止加热,并记录总加热时间theat,计算出加热速率

某型纯电动皮卡电池包低温加热试验研究

2.4试验数据

根据环境仓的试验计划和实际安排,试验按要求采集到了大部分需求数据,仅有一组数据由于试验仓使用冲突没有采集到,事后数据分析,此组数据缺失影响有限。

每组数据包含环境温度,PTC目标水温,动力电池包进水口水温,动力电池组最高和最低温度。通过这些数据,可以计算出动力电池的加热速率,观察出动力电池加热过程中的温差变化,统计出PTC合适的加热功率,间接得出动力电池包的热交换能力。

3试验分析

在动力电池加热试验过程发现,PTC长时间加热工作的平均功率达不到系统能提供的最大功率6100W,而是只有3700W,推断动力电池包的热交换能力最大也是如此,故PTC最大加热功率修正为3700W。

根据环境舱试验的8组数据,通过公式计算得到加热速率(单位:℃/s)如下表所示:

某型纯电动皮卡电池包低温加热试验研究
某型纯电动皮卡电池包低温加热试验研究

4试验结论

根据整理和计算的不同温度,不同加热功率下的动力电池加热速率来看,在不同环境温度下,同一加热功率,动力电池加热速率基本相同,-30°C时加热速率略大。故动力电池的加热速率和与系统加热功率密切相关,影响较大。动力电池的保温效果越好,环境温度对加热速率的影响越小。

某型纯电动皮卡电池包低温加热试验研究

带“/”的数据是实验没有测到的数据,根据已知的加热速率反推。环境温度为-5°C时的数据试验没有测试,根据加热速率反推。根据表格分析,动力电池加热到0°C或者-5°C的时间相对整个充电时间(如表3所示)的占比比较合理,后面充电预热策略根据电池充电窗口试验数据做进一步分析与制定。

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