目前，我國的電動(dòng)汽車在北方推廣遇到的最大的問題是動(dòng)力鋰電池低溫問題，特別是東北、新疆、呼和浩特等高寒地區(qū)，對動(dòng)力鋰電池的低溫性能要求更加嚴(yán)格。動(dòng)力鋰電池低溫問題會導(dǎo)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(dòng)汽車的需求擴(kuò)大，對動(dòng)力鋰電池高寒性能的研究成為了熱門。

液冷結(jié)構(gòu)的動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)相比風(fēng)冷和自熱冷卻結(jié)構(gòu)的動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)，具有更好的溫度均勻性、更高的冷卻效果和良好的NVH性能。本文通過試驗(yàn)對一款電動(dòng)客車用液冷動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)實(shí)際低溫應(yīng)用情況下不同保溫罩的保溫性能，以及動(dòng)力鋰電池的加熱性能進(jìn)行研究。

1試驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1樣品電池的重要技術(shù)參數(shù)

試驗(yàn)用液冷動(dòng)力鋰電池為錳酸鋰離子電池，其重要技術(shù)配置及技術(shù)參數(shù)見表1。

1.2樣品電池的控制策略

1)當(dāng)單體最高溫度高于35℃時(shí)，開啟冷卻循環(huán)功能。

2)當(dāng)單體最高溫度低于30℃時(shí)，關(guān)閉冷卻循環(huán)功能，泵自循環(huán)。

3)單體最低溫度低于27℃時(shí)，關(guān)閉冷卻循環(huán)系統(tǒng)，關(guān)閉泵自循環(huán)。

4)單體最高溫度低于0℃時(shí)，開啟加熱功能。

5)單體最高溫度高于10℃時(shí)，關(guān)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(dòng)力鋰電池系統(tǒng)在良好的工作環(huán)境運(yùn)行，在實(shí)際應(yīng)用中，夏季和秋季會拆除保溫罩，春季和冬季會加裝保溫罩，具體的情況還要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂騺盱`活應(yīng)用。液冷動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)的冷卻液一般根據(jù)實(shí)際氣候選取冰點(diǎn)較低的防凍液，本試驗(yàn)加裝冰點(diǎn)為－35℃的乙二醇防凍液。

1.4試驗(yàn)方法

高寒保溫與加熱試驗(yàn)方法根據(jù)某款電動(dòng)客車實(shí)

際應(yīng)用條件設(shè)計(jì)如下:

1)在室溫下將電池系統(tǒng)SOC調(diào)整至100%(開啟電池智能熱管理機(jī)組)，靜置1h。

2)將電池系統(tǒng)置于－30℃環(huán)境下(關(guān)閉電池智能熱管理機(jī)組)，靜置30h以上，測量電池系統(tǒng)溫降情況。

3)開啟電池智能熱管理機(jī)組，當(dāng)電池系統(tǒng)單體最高溫度達(dá)到10℃停止，測量電池系統(tǒng)溫升情況。一共進(jìn)行3輪測試，其中第一輪電池系統(tǒng)不加保溫罩，可以測量出電池系統(tǒng)的加熱性能;第二輪加氣凝膠保溫罩;第三輪加發(fā)泡保溫罩。后兩輪測試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試驗(yàn)平臺搭建

液冷動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)高寒保溫與加熱試驗(yàn)對采集、數(shù)據(jù)、程序控制以及環(huán)境溫度有較高的精度要求，為了保證測試的準(zhǔn)確性，搭建專業(yè)的測試系統(tǒng)來進(jìn)行試驗(yàn)。高寒保溫與加熱測試系統(tǒng)包括測量系統(tǒng)、恒溫恒濕室、液冷動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)，如圖1所示。此測試系統(tǒng)可以模擬不同溫度和濕度的測試環(huán)境，通過對液冷動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)進(jìn)行程序控制，采集高精度的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1保溫罩性能比較

3種保溫條件下的電池系統(tǒng)在－30℃環(huán)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為試驗(yàn)結(jié)果。圖2為電池系統(tǒng)在低溫靜置階段單體電池最低溫度隨時(shí)間變化的曲線。由表2和圖2可知，不加保溫罩的電池系統(tǒng)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應(yīng)用。加氣凝膠保溫罩的電池系統(tǒng)溫度下降了37℃，單體電池之間最大溫差為5℃;加發(fā)泡保溫罩的電池系統(tǒng)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應(yīng)用，且氣凝膠保溫罩的保溫性能優(yōu)于發(fā)泡保溫罩。

2.2加熱性能

電池系統(tǒng)在－30℃環(huán)境下進(jìn)行加熱性能測試，當(dāng)單體最高溫度達(dá)到10℃都停止試驗(yàn)，電池單體最高溫度的變化可以反映電池系統(tǒng)的加熱性能。表3為試驗(yàn)結(jié)果，圖3為電池系統(tǒng)在低溫加熱階段單體電池最高溫度隨時(shí)間變化的曲線。

由表3和圖3可知，不加保溫罩的電池系統(tǒng)加熱性能良好，可以滿足整車在低溫下的實(shí)際應(yīng)用。加保溫罩后電池系統(tǒng)的升溫時(shí)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(shí)際應(yīng)用。其中加氣凝膠保溫罩的加熱性能稍差，其電池系統(tǒng)的升溫時(shí)間長于加發(fā)泡保溫罩，此次試驗(yàn)也再次證明氣凝膠保溫罩的保溫性能優(yōu)于發(fā)泡保溫罩。

結(jié)束語

液冷動(dòng)力鋰電池目前在新能源乘用車市場應(yīng)用較多，效果良好，但由于成本較高在電動(dòng)客車市場應(yīng)用較少。隨著電動(dòng)客車市場的不斷發(fā)展，特別是在高寒地區(qū)的不斷推廣，目前所用的風(fēng)冷電池和自然冷卻電池的弊端逐漸顯現(xiàn)，液冷動(dòng)力鋰電池在電動(dòng)客車市場的大規(guī)模使用成為必然。