基于低温工况的纯电动汽车电池保温设计

针对纯电动汽车动力锂离子蓄电池包在低温工况下散热严重导致温差较大的问题,文章设计了一种电池包保温层,以某纯电动汽车电池包为样本,对电池包及模组进行温度场仿真及低温静置试验,结果表明:在低温-20℃工况下,样品电池包增加保温层设计后,电池的最大温差和降温速率都明显减小,整包保温性能得到改善。     

新型动力电池热管理系统设计及性能研究

为提高动力电池液冷系统和加热系统的冷却和加热效果与安全性，本文中基于理论分析和数值模拟的方法设计了一种新型冷热集成系统。其中，液冷板采用独立式盘绕铝管嵌入铝材基板结构，并设计了流量分区以适应电池模组差异化的冷却需求，而低温条件下电池模组的快速加热，则通过集成PTC热敏电阻模块来实现。实验结果表明，在环境温度为40℃条件下进行快速充电和大功率放电循环时，电池包4个分区的最高温度均低于45℃，且各分区温差在1℃左右；在环境温度为-20℃时，内部加热方案可快速将电池包温度由-20℃上升至可大电流充电的温度，且其能耗比外部循环加热方式降低41.4%。     

预加热对磷酸铁锂动力电池充电性能影响的研究

对环境温度为5℃的磷酸铁锂动力电池模块进行预加热后对其充电。结果表明,电池模块在15～20min之间温升最快,加热50min后温度趋于稳定;5℃时充电容量为25℃时最大充电容量的90%;预加热60min后充电容量约为25℃时最大充电容量的97%。     

基于STAR-CCM+的电动车液冷动力电池 包热管理仿真分析

为提高动力电池包的温度一致性,基于STAR-CCM+对其液冷板流场及电池包温度场进行计算流体力学仿真分析。通过优化液冷板各汇流管管径,减小了各板间的流量偏差,使得最大流量偏差为9%。进而分析电池包温度场,结果表明,模组间最大温差为2.2℃,优化汇流管管径可以有效提高电池包的温度一致性。     

低温工况下液冷一体化电池包的热性能优化研究

某项目采用高集成度的液冷一体化电池包。由于采用液冷板替代箱体底板,其低温加热和保温性能都受到了影响。利用仿真工具对电池包的传热路径进行了分析优化,比较了3种不同流道走势、不同保温系数和不同进口工质温度对电池包在低温加热、保温及慢充工况下的影响。结合台架试验和整车试验,证实了最优化热管理方案,改善了电池包在低温工况的热性能。     

增程式电动车动力电池组低温行车预热策略

为了提高动力电池组低温环境下的放电效率,针对增程式电动车低温行车条件,考虑电池组预热过程中单体温度的不一致及单体排布等因素的影响,进行增程式电动车动力电池组低温行车预热策略研究。采用Chrom_17011充放电测试机及高低温恒温箱对26650磷酸铁锂电池单体进行低温试验与AMESim模型仿真对比的方法验证预热模型的精度,分析发动机怠速为电池组进行预热时,水泵转速、串行通风鼓风量、串行通道单体数量及单体与单体之间的间隙对电池包内入、出口单体温差的影响。通过整车仿真,分析行车预热策略与传统CDCS策略在不同环境温度下对等价燃油消耗量的影响。研究结果表明：在单体排布间距固定和水泵转速为800 r·min^-1的条件下,电池包串行通风风量越大,串行通道入、出口单体温差越小,单体预热时间相对较长,且在串行通风风量不小于3 g·s^-1的条件下,能满足电池包串行通道最大温差小于5℃的要求;环境温度在-20℃时,行车预热策略比CDCS策略等价燃油消耗率降低16.25%,纯电动续驶里程增加9.95 km;其影响等价燃油消耗率的因素有制动能量回收量和内阻消耗量,内阻消耗量是影响等价燃油消耗率升高的主要因素。     

电动汽车电机主动加热技术应用与测试

基于某款电动汽车开发了电机主动加热功能及整车热管理控制系统,并分别通过低温快充、空调采暖试验对电机主动加热功能进行性能测试。测试结果表明,电机在停车、行驶状态下均可作为热源为电池和空调供热,停车状态电机可输出热量约2 kW,加热效率（冷却液吸收热量÷电机损耗功率）仅约70%;低速行车时（32km/h）,虽然电机加热能力提升至2.4 kW,但受壳体散热影响,加热效率降至64%;车速提升至80 km/h,平均加热功率约3 kW,加热效率受传动损耗等因素影响导致计算结果失真。由于电机主动加热的真实效率较低,整车控制系统需限制该功能的应用场景和开启时间,在满足少数、极低温工况下快速升温需求的前提下,防止系统能耗过高。     

基于电动汽车电池加热器的控制方法优化

电动汽车电池在低温加热过程中,针对加热器的档位频繁切换和由此引发的冲击电流会缩短电池寿命的问题,提出了基于目标加热水温寻找加热平衡档位的控制方法。以目标加热水温为控制目标,由最高档位开始寻求当前条件下的平衡档位,在平衡档位下加热器水温可以长时间控制在目标值附近。对比优化前的实车测试结果,整个加热过程加热器的档位切换次数由33次减少到5次,加热时间也由57min缩短到40min,优化效果显著。     

一种低温动力电池交流充电加热控制策略

电动汽车动力电池充放电性能受其使用环境温度的影响,在低温环境下动力电池的电化学反应活性降低,低温交流充电控制策略不合理可能导致动力电池过充,不仅影响低温充电功能的稳定性,而且会影响动力电池的使用寿命,甚至会引发安全事故。因此合理的低温充电控制策略就显得尤为重要。文章以广汽新能源某纯电车型为例,通过对已有的动力电池低温交流充电控制策略的分析研究,提出一种新型的低温动力电池交流充电加热控制策略,并通过低温实车验证。     

低温对纯电动汽车动力电池系统性能的影响分析

以某搭载磷酸铁锂动力电池系统的轻型商用电动车为研究对象,对比分析了动力电池在低温-10℃及常温25℃时的充电时间、能量、续航里程、百公里能耗、输出功率。研究了在-10℃低温环境下,以40 km/h匀速行驶时系统电压及单体温度的变化规律。分析结果为低温环境中纯电动汽车的动力性能研究和电池管理系统低温策略提供依据。     

基于不同热管理方案的动力电池低温动力性研究

动力电池在低温环境中功率特性变差和充放电效率下降是制约电动汽车发展的因素之一。为提升动力电池低温动力性,基于AMESim的1D仿真模型对不同热管理方案下动力电池目标功率的持续时间进行了研究。结果表明,动力电池预加热方案在一定程度上提升了动力电池低温动力性,但是预加热方案不仅受预加热电量来源、动力电池初始SOC以及环境温度的影响,还会在动力电池初始SOC较高时造成电量浪费;动力电池预加热+行驶加热方案不仅能提升动力电池低温动力性,还可以避免动力电池在初始SOC较高时进行预加热造成电量浪费。通过不同热管理方案下动力电池低温动力性的研究,对电动汽车低温行车过程中热管理方案提供一定的指导。     

三元锂离子动力电池过充行为特性实验研究

本文中以电动车用额定容量为30 A·h的三元软包LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2(NCM622)锂离子动力电池单体为研究对象,研究其在不同充电倍率条件下的行为特性。结果表明,锂离子电池过充过程可分为4个阶段;电池表面最高温度位置不是固定不变的;在大部分测试时间内,最大温差(MTD)都小于1℃;充电倍率对锂离子电池过充行为特性影响较大,随着充电倍率的增加,热失控最高温度和峰值电压升高,而过充测试时间和测试结束时的荷电状态(SOC)随着充电倍率的升高而降低。本研究为富镍锂离子动力电池的安全性设计和电池管理系统(BMS)对过充故障的安全管理提供了参考。     

余热回收对动力电池SOC及低温容量衰减影响研究

为研究低温下电机余热回收对动力电池SOC、低温容量衰减的影响,文章对某纯电轻卡进行了改制及试验,接着以试验数据为基础利用KULI建立动力电池放电模型,利用Matlab/Simulink建立电池容量衰减模型。对设定的工况进行仿真,得出在推荐的加热策略下,余热回收可提高约1%的SOC,降低约0.5%的容量衰减。进一步研究发现,只有电池增加隔热措施,才能将其温度调整至合适的区间。     

车用动力电池散热器冷却影响因素分析

文章基于纯电动汽车动力电池利用前端散热器进行降温的过程,采用仿真与试验结合的方式对水泵转速与风扇转速分别对动力电池温控回路的冷却液水温及电池降温速度的影响进行分析。从分析与测试结果得出,高挡风扇相对低挡风扇在约100min的降温过程中电池温度低1℃以上,而高水泵相对低水泵的影响很小,在1℃以内。     

基于正交模型灰色关联算法的高功率动力电池包冷却结构优化研究

针对液冷型动力电池包冷却结构多因素参数化研究,搭建电芯电-热耦合仿真模型,通过台架试验验证了电芯仿真计算的有效性。对显著影响液冷型电池包性能的冷却液流速、冷却液温度及冷管宽度和高度4个关键参数进行四因素四水平正交试验计算,基于正交模型的模糊灰色关联分析法探究四因素对电池模组最高温度和最大温差的影响权重。结果显示：对于电池模组最高温度,冷却液的温度对其影响最大,冷却液流速次之,冷却管道宽度影响最小;而对于电池模组最大温差,冷却液流速对其影响最大。通过结果分析得到优化组合方案,计算得到优化方案能使得电池组最高温度下降到32.8℃,最大温差控制在3.3℃内,冷却性能表现最佳。     

电动汽车热泵PTC耦合制热策略研究

为减少电动汽车制热能耗,基于热泵系统制热性能试验,提出热泵系统制热在-20～5℃环境温度范围内均存在制热性能分区,制定了PTC在制热低效区提前介入的热泵PTC耦合制热策略,利用AMESim搭建的系统模型进行仿真并与传统策略进行了对比研究。与采用6 000 r/min转速热泵辅助278.95 W PTC制热功率相比,采用转速4 700 r/min热泵辅助462.11 W PTC制热综合能耗低6.4%,二者均能使车内温度稳定在24℃。相比于单一热泵制热,采用PTC提前介入的热泵PTC耦合制热策略具有加热快、能耗低、转速低等优势,-10℃环境温度下车内目标温度为20℃时,调节过程中能耗最多降低9.4%,稳定后降低2.8%。采用PTC提前介入策略时压缩机转速应尽可能接近高效区临界转速,此策略在不改变系统结构的基础上可明显提升制热效率和舒适性。     

低温环境下车用锂电池预加热策略研究

为提升电动车在低温环境下的续航里程，提出基于加热目标温度优化的电池组预加热策略，充分提高电池在低温环境下的能量效率，满足目标行驶里程的需求。首先通过实验测试确定不同温度下电池的最大放电能量；其次基于不同温度下电池的能量保持率和考虑温度对电池寿命的影响，建立非线性多目标约束方程并求解，得到不同环境温度和不同SOC状态下电池的最优加热目标温度；最后基于实测数据标定的整车物理模型对加热策略进行验证。实验结果表明，在-15和-5℃的初始温度下，基于优化的电池加热目标温度，整车的续航里程最大分别提高了8.41%和4.77%，说明所提方法能够明显提升低温下电动车的续航里程。     

不同充电倍率下锂离子电池组冷却系统结构设计

针对锂离子电池组在不同充电倍率下最高温度和单体温度均匀性的要求，在构建动力电池热模型的基础上，以抑制电池组内最高温度和最大温差为目标，仿真分析了液冷板布置位置、流道设计和冷板出入口位置等因素对电池组温度的影响规律。仿真结果表明，本文所设计的冷却系统，在电池组以2C倍率充电时，最高温度可控制在35.5℃，温差不超过5℃。     

温度场对连续配筋混凝土路面纵向配筋的影响

现行规范对连续配筋混凝土路面(CRCP)进行纵向配筋设计时,对温度场考虑不全面,钢筋埋深处的最大温差未考虑板厚和配筋位置的影响,且温度梯度与材料热力学性质的关系也不明确。针对这些不足,依据"潭耒高速公路"的结构和相关气象数据,以传热学和热弹性力学为基础,用FORTRAN语言定义了热流和外界温度的子程序,用ABAQUS模拟了CRCP的高、低温季节温度场,并用实测温度对计算进行验证,分析了板厚、配筋位置和材料热力学性质对最大温差、温度梯度的影响,计算了最大温差的减小对纵向配筋的影响。主要结论有:温度梯度具有周期性;最大温度梯度随板厚增加而减小;最大温差随钢筋埋置深度的增加而减小,配筋指标随之减小;混凝土热传导率对正温度梯度影响明显。     

PHEV电池包热管理系统设计优化与仿真分析

为实现电池包热管理系统低能耗和高效率散热的目的,文章通过流体动力学（CFD）仿真及实验对某插电式混合动力汽车（PHEV）乘用车电池包热管理系统进行优化研究。电池包热管理系统采用液冷散热,流场压力损失设计目标值为27kPa。初始方案中,流场压力损失实测值约为60 kPa,CFD仿真分析表明,液冷系统流场进出口是产生压力损失的主要部件;采用增大进出口管径的方法对液冷系统进行优化,仿真和实验结果表明,优化后的液冷系统压力损失减小至26 kPa左右;液冷系统流场优化后,对电池包散热特性进行仿真和实验分析,结果表明,在67.6 kW工况下电池包最高温度为53.2℃,低于目标值55℃。综合分析可以得出结论,优化后的电池包液冷系统各项指标达到目标状态。