电动车电池温度随环境、行驶里程、行驶工况下的变化规律分析

 

 

本文根据目前车辆热管理方案，总结电池温度随不同环境、不同行驶里程、不同行驶工况下的变化规律，验证了其满足面向产业化的电动车动力电池总成开发目标，为电动车电池循环寿命及客户满意度提供可靠保障。

本文基于某示范运行的磷酸铁锂12.5 A·h 电芯纯电动车，其锂离子动力电池在低温条件下电池的性能变差，影响车辆的动力性和续驶里程，且电池温度低于0 ℃时不能充电。

基于此，选取了6 辆不同地区电动车，根据目前车辆热管理方案，总结电池温度随不同环境、不同行驶里程、不同行驶工况下的变化规律，验证了其满足面向产业化的电动车动力电池总成开发目标，为电动车电池循环寿命及客户满意度提供可靠保障。

车辆的基本信息

选取的电动车采用分体式电池成组结构，热管理冷却方式为风冷，低温充放电加热方式为PTC加热，电池组内部极耳处布置8个温度传感器。在环境温度过低情况下，利用加热器上部的风扇和风机对加热器进行强迫对流，来达到加热的目的。

分体式电池系统

电池热管理方案示意图

车辆的选取和试验方法

试验时间：2016年1月22日至2016年2月23日，分别选取试验车辆共6辆，分别于1月23日-2月4日在合肥市进行了A1—A3车试验，2月13日在山西省太原市进行了A4、A5车放电试验，2月10-23日在吉林省长春市进行了A6车充电试验。

6辆车的地区分布如下：

试验方法：

1）根据中国气象局发布的温度信息统计不同地区环境温度；

2）根据车辆使用规律，每间隔1min，呼叫车辆行驶数据，每间隔半小时呼叫车辆充电数据并记录；

3）根据远程监控数据，统计不同地区、不同行驶里程、不同使用工况下的典型客户车使用电池温度数据；

4）总结车辆低温充电时间不同温度行驶温升变化及常温下充电温度变化规律分析不同环境温度下电池放电特性。

放电温度变化

合肥地区环境温度为6-8℃，车辆静置10小时以上。电池温度处于8-10℃时，不同行驶工况下电池组温度变化不同。

频繁急加速工况下，车辆每行驶1km，温度上升1℃左右，平缓工况下行驶10km，温度上升1℃左右 如下图：

A1车行驶温度变化

A2车行驶温度变化

A2车行驶温度变化

电池温度 T>0℃，不同驾驶习惯对电池温度影响较大，急加速工况行驶电池温度逐渐升高；到25℃后，温度基本达到平衡；平缓工况行驶，电池温度缓慢上升，平均每行驶5km，温度上升1℃如下图所示：

车辆放电工况与电池温度关系

电池温度为-10℃时，小于1C工况放电，行驶6km用时28min，电池温度由-10℃上升至0，基本不影响整车动力性。

充电温度变化

电池温度为-10℃时充电流程为充电预加热、充电加热、正常充电三个阶段。充电预加热时间为1h左右，充电加热时间为40min。

下图分别为电池最低温度从-12℃和-8℃开始充电， -12℃升高至0℃左右时间为1h，0℃升高至5℃，时间40min。

A4车低温充电温度变化

A5车低温充电温度变化

电池温度 T>0℃时，直充或慢充充电过程温度变化为1~2℃无较大温升。

下图分别为 A3和A6车辆行驶20km后，电池温度比环境温度高10℃左右，随着环境温度升高6-13℃，电池充电5－7h，温度几乎不变。

A3车常温充电温度变化曲线

A6车常温充电温度变化曲线

下图为A3车辆行驶99km后，电池最低温度为20℃时进行充电，环境温度由7℃，逐渐下降至0℃，此过程中电池充电温度几乎不变。验证了充电时初始温度大于0℃时，充电过程中电池温度不会降至0℃下影响车辆正常充电。

A3车常温充电温度变化曲线

虽然放电时低温启动加热效果较好，但空调加热PTC功率偏大，导致放电电流达到15A，比较费电。建议处于低温环境下的车辆，车辆行驶结束立即进行充电，以避免低温充电预加热时间和资源的浪费。