纯电动汽车动力电池系统的低温性能研究

以搭载三元锂电池的纯电动汽车为研究对象,对某纯电动汽车动力电池系统的低温性能进行试验研究,结果表明:续驶里程在-10℃时相比25℃时下降46%,电池荷电量为30%,-10℃时的峰值放电功率比25℃时衰减了51%,电池容量衰减11.6%。为低温环境下纯电动汽车的性能研究提供一定的依据。     

浅析低温环境下纯电动汽车续驶里程缩减的因素

动力电池作为纯电动汽车的唯一能量源,其性能直接影响整车性能.动力电池性能易受温度影响,尤其在低温环境下电池充放电能力受限,进而造成纯电动汽车里程衰减.本文以某纯电动汽车为研究对象进行常温及-7℃低温CLTC工况试验,分析常温及低温整车能量管理策略,从整车开发层面提出降低纯电动汽车低温里程衰减的措施及建议.     

基于用户习惯的纯电动乘用车低温续航里程变化分析

为研究用户习惯对整车在低温环境下的续航里程的影响,搭建了整车能耗解析测试系统,基于某上市车型进行环境仓转鼓测试,研究了纯电动乘用车在低温环境下的动力电池放电特性及整车能耗特征,分析了用户使用习惯对整车续航里程的影响。基于测试数据,精确分析了整车能量流向分配及损耗情况,并针对不同用户习惯及环境温度下整车及各部件的能耗差异、动力电池放电量差异进行了对比分析。结果表明:低温环境下整车续航里程与出行特征、环境温度均存在明显的关联;以上、下班通勤用户单次出行里程约为29 km(基于中国工况)为例,在-15℃环境下多天累计续航里程比单次行驶的极限续航里程低15.1%;环境温度降低,车辆续航里程也减小,在-25℃环境下车辆单次极限续航里程相比-15℃环境下降低了16.1%。针对续航里程变化的原因和规律,分别从电池放电量差异及电驱动系统、空调系统、低压电器能耗差异等方面进行对比分析,从而精确定位了整车能耗优化的入手点,通过优化电池热管理、提升部件工作效率等技术路径以降低整车能耗,为提升车辆低温环境下的续航能力提供理论指导和数据参考。     

低温加热策略对动力电池快充时间影响分析

为保证纯电动汽车低温性能,低温下需对动力电池制定有效的加热措施。文章基于Amesim,建立了某款动力电池系统冷却液加热模型。对比分析了低温下定目标水温与变目标水温对动力电池系统快充时间、温差、能耗影响,快充SOC5%-95%定目标水温快充时间比变目标水温快约21min,电池包最大温差增加3℃,能耗增加0.42kWh。在次基础上分析了不同定目标水温对动力电池性能影响,定目标水温每增加10℃,快充时间减少2-3min,电池包最大温差增加约1℃。最后对比了降档策策略对快充时间影响,直接降档与关闭加热器降档快充时间、电池包最大温差基本相同,能耗减小5.6%,档位波动次数减小37%。     

基于能量流分析的电动汽车低温能耗研究

为探究低温环境下电动汽车的能量损耗和部件工作效率，以实现整车能量结构优化，考虑电动汽车2种常见使用场景，设计单次续驶和分段续驶2种测试工况，在-10℃和-20℃条件下进行能量流测试，建立了能量流分析模型，定量分析了低温条件下整车能耗和动力电池等主要部件的效率及能耗特性，探明了电加热器的高能耗和能量回收能力受限是导致低温续驶里程降低的主要因素。     

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。     

动力电池低温环境下对车辆性能的影响分析

针对动力电池在低温环境下放电能力下降带来的性能限制,以某款搭载了额定容量为271Ah磷酸铁锂电池的纯电动汽车为研究对象,设计了蓄电池模块低温放电容量试验和低温环境电池动态电压测试,探究动力电池的低温性能表现及其对整车行驶过程的影响。试验数据表明,相比于常温下动力电池的放电性能,低温环境下电池放电容量及电压显著下降,由此造成的放电电流限制对车辆行驶造成了一定的影响。     

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。     

专利视域下的动力电池低温加热技术现状分析

以动力电池低温加热技术为研究对象,基于专利大数据、产业数据、商业应用数据等资源，从商业竞争态势和专利申请的地域分布、申请人、发明人等不同维度分析了动力电池低温加热技术的现状。通过对相关重点企业的关键专利技术分析,剖析了动力电池低温加热技术主要技术特点。通过对动力电池低温加热核心专利的分析,认为内部加热法是未来动力电池低温加热技术的重点发展方向。     

混合动力发动机与动力电池冷却余热双向循环预热

为了提高并联式混合动力汽车发动机和动力电池低温生存能力,探索发动机与电池冷却余热资源的利用新途径,提出了一种基于余热再利用的发动机和动力电池双向循环低温预热的新方法。建立发动机和动力电池余热数值模型,定量分析和研究余热系统的温升特点与温度分布状况,揭示了发动机与动力电池余热的传热规律,设计了基于相变材料的自动双向热控装置并进行了低温试验。结果表明:该方法实现了发动机与动力电池吸热冷却和发热加热的一体化应用,可将发动机冷却余热经热换器预热动力电池并使电池内部温度保持在29℃,又将动力电池冷却余热反向循环传输至发动机机体,使发动机内部冷却液温度预热至51℃,能够明显提高发动机和动力电池低温运行能力,节约了能量,验证了所提方法的优越性。     

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%。     

基于Peukert模型的车用纳米磷酸铁锂电池性能研究

以纳米Li Fe PO4锂离子电池为研究对象,在50~450 A和-18~50℃范围内,对其充放电特性、Peukert模型与温度的关系进行了讨论,利用Ragone曲线对阀控式密封铅酸动力电池、镍氢动力电池及锰酸锂离子电池的能量功率特性进行了对比分析。研究表明,该纳米Li Fe PO4锂离子电池的快速放电能力和能量功率特性都得到很大改善,尤其适合于高温工况;低温性能依然还是纳米Li Fe PO4锂离子电池的弱点,亟待进一步提高。     

电动汽车组合式采暖系统的低温试验研究

文章针对纯电动汽车普通热泵空调系统在低温环境下系统性能衰减严重,甚至停止工作等问题,提出了一种PTC辅助加热的低温热泵空调系统,运用KULI软件对其采暖工况进行一维仿真模拟,并将其应用于纯电动汽车空调系统,放置在整车环境模拟试验室中,进行环境温度为-20℃、-10℃和-5℃的采暖性能试验。从试验结果可以看出此组合式采暖系统可以实现在低温环境下的采暖需求。并为实现热泵空调系统在整车中的量产应用奠定了基础。     

电动汽车锂离子电池的生热特性

对锂离子电池生热特性的研究是电动汽车动力电池热管理设计的基础。文章以电动汽车用11A·h电池单体为例,进行有限元建模分析,比较了它在不同环境温度下的生热特性。经过试验验证,测试结果与仿真分析相符合,该电池在环境温度为-20～40℃时以1C放电终止,温升为20℃左右。指出由于该电池推荐工作温度为30～55℃,因此使用时电池外部应配有加热系统;当电池放电倍率始终小于1C时,可不配置强制冷却系统。     

车用锂离子电池低温特性与加热方法研究进展

鉴于低温条件下动力电池功率特性变差,充放电效率下降,制约了电动汽车的发展,一方面通过对不同规格、不同材料体系的动力电池进行低温放电、充电、交流阻抗谱特性测试,分析制约锂离子动力电池低温性能的关键因素;另一方面,从动力电池热管理角度出发,对目前低温加热技术的研究进展进行综述,旨在为改善动力电池低温性能和对动力电池低温热管理技术的进一步研究提供指导。     

低温环境下锂离子电池组双重保护系统的实验研究

为改善锂电池组低温下的性能表现,组合多种相变材料与电加热装置,提出一种锂电池低温保护系统。针对一个三串三并的锂电池组模块,首先在25℃,0℃,-20℃温度工况下进行有、无保护系统的对比性放电实验;然后在-20℃温度工况下进行长时间的保温放电实验。结果表明,无保护系统的锂电池组在低温环境下,出现了明显的性能衰退,而带有保护系统的锂电池组在低温环境下,则可以维持锂电池组温度在合适的工作范围内,其参数变化接近常温时放电的表现,有效保证了锂电池低温下的性能。     

寒区有水模式下沥青混合料矿料界面力学性能研究

研究沥青混合料在有水介入时其矿料界面的低温黏结性能衰减效应.基于矿料界面强度测试试验,分析了不同荷载效应(拉伸荷载及剪切荷载)及不同温度条件(-10℃、-20℃及-30℃)下水对矿料界面的黏结强度的影响.试验结果表明,在持续的低温环境中一旦有水介入,矿料界面的黏结强度有很大幅度的衰减,不同温度条件下衰减的幅度存在差异,...     

基于风冷模式的18650动力电池系统安全性设计研究

针对某纯电动乘用车的使用要求,设计了基于风冷内循环结构的18650动力电池系统,研究和分析了18650动力电池的结构安全性、热管理安全性和阻燃与绝缘安全性。以该18650动力电池的试验数据为基础,结合理论计算公式,建立了18650动力电池的生热仿真计算模型,对电池风冷内循环系统的流场进行了分析计算,根据仿真计算结果优化了电池箱内部流场设计。通过实车试验和低温加热均衡试验,验证了基于风冷模式的18650动力电池系统的安全性。     

纯电动汽车动力电池低温加热方法的研究

电动汽车锂离子动力电池在低温下工作,设置充电和放电低温加热系统,会显著提高锂离子电池的内部活性材料的活化能,对提高动力电池充电效能和维持车辆续驶里程具有重大意义。本文分析和论述动力电池低温加热系统的设计思路,阐述低温放电加热和低温充电加热的控制方法等内容。     

低温环境下纯电动汽车动力电池热管理方法

纯电动汽车动力电池在低温环境下会出现工作效率急剧下降的问题,文章针对该问题设计了相应的热管理方案。低温环境下,在电动汽车电机开始工作之前,采用带反馈调节功能的正温度系数（PTC）加热系统进行汽车动力电池预加热。通过四通阀将冷却液的电池与电机回路相通,构成了新的循环回路。电机开始运转之后,比较低温下PTC加热系统、电机余热分别对电池进行加热,与二者协同作用下电池温度的变化情况,发现PTC+驱动系统余热加热模式加热效率高,能量消耗少,因此,提出低温热管理方法,通过冷却液循环系统利用PTC加热系统与电机产生的热量对电池进行加热或保温。为弥补纯电动汽车单一能源的不足,以上热管理方法的能量来源于蓄电池-超级电容混合储能系统,保证电动汽车蓄电池的电量不会因热管理系统的消耗而大打折扣。