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纯电动汽车动力电池自然冷却的电池热管理系统研究
2021-09-15 20:24:29· 来源：汽车热管理之家
图2 高温充电电池模组温度分布图
图3 高温充电电池模组监测点温度变化云图
3.3 低温加热工况
动力电池系统仿真的主要边界条件及工况：外界环境温度-30 ℃；电池包系统起始温度-30 ℃；电池仿真工况为低温加热90 min。
如图4和图5所示，仿真数据显示此系统低温加热工况结束后，电池采样点18温度最高，为14.4 ℃，采样点1温度最低，为5.3 ℃。
4 纯电动汽车动力电池自然冷却的电池热管理系统实验测试
4.1 测试条件
电池包内共28个模组，每个模组上部在中部布置一个温度监测点。模组具体的温度监测点与仿真示意的模组中部的采样点位置一致，共计28个温度监测点。
4.1.1 散热
环境温度为40 ℃±2 ℃，电池起始温度为40 ℃±2 ℃，测试设备为USB-CAN汽车诊断仪、12 V电源、动力电池以及充放电柜。试验期间，通过充放电柜对动力电池系统进行充电和放电。在40 ℃±2 ℃的环境下，动力电池包以1 C进行充电，直到SoC=100%时，试验结束。
图4 低温加热电池模组温度分布图
图5 低温加热电池模组监测点温度变化图
4.1.2 加热
环境温度为-30 ℃±2 ℃，电池起始温度为-30 ℃±2 ℃，所需测试设备为USB-CAN汽车诊断仪、12 V电源、动力电池以及充放电柜。试验期间，通过充放电柜对动力电池系统进行充电和放电。在-30 ℃±2 ℃的环境下，动力电池包开启加热膜进行加热，加热2 h后试验结束。
4.2 电池温度情况
如图6所示，在高温充电过程，快充30 min后，电池监测点最高温度由40 ℃上升到50 ℃，最低温度由38 ℃上升到46 ℃。在低温加热过程中，电池监测点最高温度上升到23 ℃，最低温度上升到10 ℃，其中加热90 min后电池监测点最高温度上升到14 ℃，最低温度上升到4 ℃。试验中，高温40 ℃的1 C充电和低温-30 ℃加热的结果与仿真结果接近，证明此系统设计开发真实有效，满足电池使用需求。
图6 电池监测点温度变化图
5 结语
通过某款典型的纯电动汽车动力电池自然冷却的电池热管理系统的仿真和实验研究，确认该车型动力电池系统在高温环境中可以控制电芯和模组处于正常工作的温度区间。低温下通过加热膜加热可以实现电池的快速升温，并达到适宜的充电温度。此车型属于纯电动汽车自然冷却车型中的代表车型，能够为以后此类车型的设计提供借鉴。
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