吳逸洲,王譯萱,仇晨光,盧 燦,鄧 闖,李 坤
低溫下電池系統(tǒng)臺(tái)架試驗(yàn)液冷控制方法的優(yōu)化研究*
吳逸洲1?,王譯萱2,仇晨光1,盧 燦1,鄧 闖1,李 坤1
(1. 華東光電集成器件研究所,江蘇 蘇州 215000;2. 北京理工大學(xué),北京 100089)
隨著電動(dòng)汽車(chē)快速發(fā)展,對(duì)動(dòng)力電池性能的要求日益嚴(yán)苛,電池?zé)峁芾砑夹g(shù)的升級(jí)優(yōu)化變得十分迫切。由于國(guó)內(nèi)缺乏電池系統(tǒng)試驗(yàn)水冷控制策略規(guī)范,臺(tái)架試驗(yàn)與整車(chē)試驗(yàn)中的電池系統(tǒng)性能表現(xiàn)差異較大,導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果嚴(yán)重脫節(jié),系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)失去了原有的測(cè)試驗(yàn)證意義。本文對(duì)液冷臺(tái)架試驗(yàn)方法的實(shí)際應(yīng)用開(kāi)展研究,通過(guò)功率、冷卻液比熱容、進(jìn)出水口溫差、流量等因素的關(guān)聯(lián)計(jì)算,優(yōu)化了電池系統(tǒng)臺(tái)架液冷控制方法,使臺(tái)架試驗(yàn)?zāi)軌蚋玫啬M實(shí)際整車(chē)水冷情況。通過(guò)對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行?20℃低溫快充、?10℃低溫快充和?20℃低溫慢充三項(xiàng)試驗(yàn),驗(yàn)證了該電池系統(tǒng)臺(tái)架液冷控制方法在低溫下的改善效果。相較于傳統(tǒng)臺(tái)架液冷試驗(yàn)方法,采用該液冷控制方法能夠使電池系統(tǒng)的溫度及電性能更符合實(shí)際整車(chē)變化,保證了電池系統(tǒng)在系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)階段與整車(chē)級(jí)試驗(yàn)結(jié)果保持一致,實(shí)現(xiàn)了電池系統(tǒng)在臺(tái)架液冷試驗(yàn)的真實(shí)性能考核。
動(dòng)力電池;液冷系統(tǒng);汽車(chē)試驗(yàn);新能源
隨著電動(dòng)汽車(chē)(electric vehicles, EVs)技術(shù)的發(fā)展,動(dòng)力電池作為EVs的主要能源形式,得到眾多生產(chǎn)企業(yè)與研究人員的關(guān)注。相比其他電池,鋰離子電池(lithium-ion batteries, LIBs)在能量密度、使用壽命與記憶性等方面具有較大優(yōu)勢(shì),是主要的車(chē)用動(dòng)力電池。但LIBs性能受溫度的影響非常明顯,當(dāng)溫度范圍在30 ~ 40℃時(shí),溫度每升高1℃,其使用壽命將縮短60 d[1]。
溫度的不均勻分布或變化過(guò)大會(huì)導(dǎo)致LIBs的早期損壞與熱失控[2]。如果電池在高溫環(huán)境中使用或在充放電過(guò)程中產(chǎn)生的熱量沒(méi)有得到及時(shí)疏散,電池自身溫度將迅速升高,導(dǎo)致電池組產(chǎn)生溫差,影響電池內(nèi)阻等性能參數(shù),當(dāng)溫度超過(guò)安全上限時(shí),會(huì)引起熱失控甚至引發(fā)爆炸等安全問(wèn)題[3];另外,在?10℃或以下的低溫環(huán)境時(shí),電池活性會(huì)迅速降低并失去部分電量,使得車(chē)輛性能衰退[4]。LIBs在25 ~ 40℃內(nèi)可高效、安全地運(yùn)行[5],因此,配備高效的熱管理系統(tǒng)對(duì)動(dòng)力電池是十分必要的,將會(huì)影響EVs整體的性能發(fā)揮[6]。
由于動(dòng)力電池材料所限,電池本身性能無(wú)法滿(mǎn)足低溫和高溫環(huán)境下的使用要求,需要設(shè)計(jì)單獨(dú)的電池溫度管理系統(tǒng),對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行安全監(jiān)控和有效管理[7],使在高功率應(yīng)用時(shí)能夠控制電池系統(tǒng)在最佳溫度范圍內(nèi)。當(dāng)前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中要求箱體滿(mǎn)足IP67,傳統(tǒng)的風(fēng)冷系統(tǒng)已經(jīng)不能滿(mǎn)足需要[8],因此,針對(duì)鋰離子動(dòng)力電池,主要發(fā)展其他的散熱結(jié)構(gòu),包括空氣冷卻、液體冷卻、相變材料冷卻、冷板冷卻、熱管冷卻等,其中前三種冷卻技術(shù)比較常見(jiàn),研究與應(yīng)用的范圍較廣[5]。
與傳統(tǒng)空氣冷卻相比,液體冷卻盡管結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,但換熱效率高、冷卻速度快,電池溫度分布相對(duì)較均勻。通過(guò)上述傳熱介質(zhì)的比較,發(fā)現(xiàn)液冷效率更高,電動(dòng)汽車(chē)電池組內(nèi)部溫度更均勻,維護(hù)方便,且在EVs領(lǐng)域已有成熟的液冷應(yīng)用技術(shù),是近年來(lái)鋰離子動(dòng)力電池?fù)Q熱方式中應(yīng)用最可靠的一種。因此,為提高國(guó)內(nèi)液冷系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)力[8],更好地控制電池并對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行熱管理,本文對(duì)液冷臺(tái)架試驗(yàn)方法的實(shí)際應(yīng)用開(kāi)展研究。
通常試驗(yàn)臺(tái)架液體冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要與整車(chē)液體冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相聯(lián)系,通過(guò)與電池間熱交換,冷卻介質(zhì)再通過(guò)外部換熱設(shè)備將熱量釋放[5]。盡管很多整車(chē)廠(chǎng)從動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)的角度出發(fā),設(shè)計(jì)液冷充放電試驗(yàn),但這些試驗(yàn)卻忽視了電池包系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)與整車(chē)級(jí)試驗(yàn)在起始溫度、溫升速率等關(guān)鍵指標(biāo)上的差異。在電池試驗(yàn)工作中,通過(guò)整車(chē)試驗(yàn)數(shù)據(jù)與電池系統(tǒng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比,發(fā)現(xiàn)當(dāng)前國(guó)內(nèi)系統(tǒng)級(jí)水冷試驗(yàn)與整車(chē)級(jí)試驗(yàn)結(jié)果嚴(yán)重脫節(jié)。在實(shí)際的測(cè)試中,僅規(guī)定水冷機(jī)出口溫度及流速,未考慮試驗(yàn)?zāi)M的實(shí)際整車(chē)水冷工作情況,且由于國(guó)內(nèi)目前暫無(wú)電池系統(tǒng)試驗(yàn)水冷控制策略規(guī)范,導(dǎo)致系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)失去了測(cè)試驗(yàn)證的意義。因此,本研究通過(guò)控制水冷對(duì)電池包加熱制冷功率及冷卻液初始溫度,制定出電池系統(tǒng)試驗(yàn)水冷控制改善方法,使通過(guò)臺(tái)架測(cè)試的系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)?zāi)軌虮M可能地模擬整車(chē)水冷的實(shí)際工作情況。
對(duì)液冷臺(tái)架試驗(yàn)方法的實(shí)際應(yīng)用開(kāi)展研究,通過(guò)功率、冷卻液比熱容、流量、電池系統(tǒng)進(jìn)出水口溫差等因素的關(guān)聯(lián)計(jì)算,設(shè)計(jì)了一種電池系統(tǒng)臺(tái)架液冷控制方法,使臺(tái)架試驗(yàn)?zāi)軌蚋玫啬M整車(chē)水冷的實(shí)際加熱制冷情況。電池系統(tǒng)臺(tái)架液冷控制方法主要包括低溫加熱和高溫冷卻兩部分。
電池系統(tǒng)開(kāi)啟水冷機(jī)進(jìn)行低溫加熱時(shí),水冷機(jī)加熱功率根據(jù)整車(chē)水冷控制器(water temperature controller, WTC)在當(dāng)前溫度下的額定功率進(jìn)行實(shí)時(shí)變化,當(dāng)達(dá)到溫度上限或電池系統(tǒng)達(dá)到充電截止條件時(shí)加熱結(jié)束。加熱時(shí)冷卻液的最高溫度應(yīng)限制在60℃或制造商提供的冷卻液加熱最高上限溫度。此外,還需根據(jù)試驗(yàn)要求的加熱保溫方案開(kāi)啟或關(guān)閉水冷機(jī)。
電池系統(tǒng)開(kāi)啟水冷機(jī)進(jìn)行高溫冷卻時(shí),水冷機(jī)制冷功率根據(jù)整車(chē)WTC在當(dāng)前溫度下的額定功率進(jìn)行實(shí)時(shí)變化,當(dāng)達(dá)到溫度下限或電池系統(tǒng)達(dá)到充電截止條件時(shí)冷卻結(jié)束。冷卻時(shí)冷卻液的最低溫度應(yīng)限制在20℃或制造商提供的冷卻液冷卻最低下限溫度。此外,還需根據(jù)試驗(yàn)要求的加熱保溫方案開(kāi)啟或關(guān)閉水冷機(jī)。
試驗(yàn)開(kāi)始時(shí),使進(jìn)口起始溫度與試驗(yàn)?zāi)M環(huán)境溫度保持一致。若測(cè)試臺(tái)架不能直接對(duì)電池系統(tǒng)的加熱功率進(jìn)行控制,則可以通過(guò)公式(1)對(duì)水冷機(jī)流量和電池系統(tǒng)進(jìn)出水口溫度差Δ的控制,間接控制電池系統(tǒng)加熱功率,電池系統(tǒng)進(jìn)出水口溫差Δ與流量對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表1。具體計(jì)算如下:
式中:Δ為電池系統(tǒng)進(jìn)水口溫度與出水口溫度差;為WTC在當(dāng)前溫度下的額定功率;為電池系統(tǒng)中冷卻液的流量;為冷卻液的比熱容。
表1 不同加熱/冷卻功率P和流量Q條件下的進(jìn)出水口溫差ΔT
注:冷卻介質(zhì)為水和乙二醇,混合體積比為1∶1;在50℃下比熱容為2.47 kJ/(kg?K)。
在電池包入水口和出水口處放置溫度傳感器,讀取電池包入水口溫度in和出水口溫度out,水冷機(jī)設(shè)定溫度為set、設(shè)定流量為set。假設(shè)水冷管極短,可將水冷機(jī)設(shè)定溫度為set近似于電池包入水口溫度in。則可以由公式(2)通過(guò)水冷機(jī)設(shè)定溫度set和設(shè)定流量set來(lái)模擬WTC功率set。
為證明該電池系統(tǒng)臺(tái)架液冷控制方法能夠有效地改善傳統(tǒng)臺(tái)架液冷試驗(yàn)方法中存在的試驗(yàn)數(shù)據(jù)失真等問(wèn)題,對(duì)某整車(chē)廠(chǎng)電池系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)臺(tái)架液冷試驗(yàn),隨后將該電池系統(tǒng)裝于整車(chē)上測(cè)試整車(chē)級(jí)實(shí)際工況,試驗(yàn)內(nèi)容包括:?20℃低溫快充、?10℃低溫快充、?20℃低溫慢充。該車(chē)廠(chǎng)整車(chē)水冷流量為固定值12L/min,試驗(yàn)所用儀器電流精度為±0.3‰ F.S.,溫度控制偏差為±0.5℃。
2.1.1 溫度影響
1號(hào)電池采用傳統(tǒng)臺(tái)架液冷試驗(yàn)方法,從圖1中發(fā)現(xiàn)1號(hào)電池的加熱速率遠(yuǎn)大于整車(chē),1號(hào)電池在臺(tái)架試驗(yàn)中最高溫度max,B1達(dá)到了峰值37℃,整車(chē)最高溫度max,V峰值僅為27℃。這是由于傳統(tǒng)試驗(yàn)中未要求電池系統(tǒng)的加熱功率,?20℃下整車(chē)WTC的加熱額定功率為6 kW,而臺(tái)架試驗(yàn)的水冷機(jī)一直以最大加熱功率15 kW對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行加熱,加熱功率為整車(chē)的2.5倍。由于臺(tái)架加熱功率大于整車(chē),在整個(gè)試驗(yàn)階段中臺(tái)架的單體溫差都大于整車(chē),臺(tái)架單體最大溫差為9℃,整車(chē)單體最大溫差為4℃,說(shuō)明臺(tái)架試驗(yàn)的溫度一致性相比于整車(chē)更差。此外,1號(hào)電池溫度呈明顯的先升后降趨勢(shì),而整車(chē)中并未出現(xiàn)明顯的溫降趨勢(shì),這是由于1號(hào)電池溫度過(guò)高提前觸發(fā)了液冷停止加熱機(jī)制,電池系統(tǒng)在?20℃下進(jìn)行自然冷卻,溫度逐漸降低。
圖1 ?20℃下整車(chē)與傳統(tǒng)臺(tái)架水冷的快充溫度變化
2號(hào)電池采用優(yōu)化后的電池系統(tǒng)臺(tái)架液冷控制方法,通過(guò)將臺(tái)架水冷機(jī)對(duì)整車(chē)WTC進(jìn)行模擬,使臺(tái)架試驗(yàn)對(duì)電池系統(tǒng)加熱功率近似于整車(chē)加熱功率的6 kW。如圖2所示,臺(tái)架試驗(yàn)2號(hào)電池的溫升速率與整車(chē)情況基本吻合。整個(gè)試驗(yàn)階段中2號(hào)電池最高溫度max,B2峰值為27℃,與max,V峰值相同,2號(hào)電池最低溫度min,B2峰值也與整車(chē)最低溫度min,V峰值相同。臺(tái)架試驗(yàn)電芯單體溫差最大值為3℃,整車(chē)電芯單體溫差最大值為4℃,單體溫差在可接受范圍內(nèi)。2號(hào)電池溫度一致性與整車(chē)情況基本相似。說(shuō)明通過(guò)電池系統(tǒng)臺(tái)架液冷控制方法,臺(tái)架試驗(yàn)得到較好改善,2號(hào)電池的溫升趨勢(shì)變化更符合整車(chē)實(shí)際情況。
圖2 ?20℃下整車(chē)與臺(tái)架水冷優(yōu)化后的快充溫度變化
2.1.2 電性能影響
傳統(tǒng)臺(tái)架試驗(yàn)充電電流B1與整車(chē)實(shí)際充電電流V變化差異性很大,如圖3所示。這是由于1號(hào)電池溫升過(guò)快,在充電前期最大允許充電電流隨著電壓和溫度升高逐漸增大,在1 200 s時(shí)max,B1達(dá)到了25℃,使得B1達(dá)到了250 A,由于此時(shí)1號(hào)電池電芯電壓較低,電池仍以250 A電流恒流充電1 400 s,在2 600 s時(shí)因電壓過(guò)高,電流受策略約束逐漸減小。整車(chē)由于溫升較慢,在3 000 s時(shí)max,V達(dá)到25℃,當(dāng)電池最大允許充電電流達(dá)到250 A的瞬間,因動(dòng)態(tài)電壓過(guò)高,B1受策略約束開(kāi)始減小。由于1號(hào)電池相比于整車(chē)的大電流充電時(shí)間更長(zhǎng),導(dǎo)致電池內(nèi)部負(fù)載大電流產(chǎn)生的熱負(fù)荷更大,間接促使電池的溫升速率高于整車(chē)。
圖3 ?20℃下整車(chē)與傳統(tǒng)臺(tái)架水冷的快充電流變化
通過(guò)優(yōu)化電池系統(tǒng)臺(tái)架液冷控制方法,2號(hào)電池的充電電流B2變化趨勢(shì)與整車(chē)充電電流V變化趨勢(shì)基本趨于一致,如圖4所示。相比于1號(hào)電池,2號(hào)電池的電性能與整車(chē)實(shí)際情況更為接近。說(shuō)明對(duì)于?20℃下的低溫快充試驗(yàn),采用該液冷控制方法能更好地模擬整車(chē)實(shí)際電流變化情況。
圖4 ?20℃下整車(chē)與臺(tái)架水冷優(yōu)化后的快充電流變化
2.2.1 溫度影響
在?10℃環(huán)境溫度下進(jìn)行低溫快充試驗(yàn),從圖5中發(fā)現(xiàn)采用傳統(tǒng)臺(tái)架液冷試驗(yàn)方法下的1號(hào)電池加熱速率大于整車(chē),且臺(tái)架試驗(yàn)的溫度一致性比整車(chē)差。此外,在試驗(yàn)?zāi)┒伺_(tái)架試驗(yàn)的電池溫度比整車(chē)更低,這是由于臺(tái)架電池min,B1在2 100 s時(shí)達(dá)到32℃,比整車(chē)試驗(yàn)早1 500 s觸發(fā)液冷停止加熱機(jī)制,使得電池系統(tǒng)在?10℃環(huán)境下自然冷卻時(shí)間更長(zhǎng),溫度下降趨勢(shì)更為明顯。
圖5 ?10℃下整車(chē)與傳統(tǒng)臺(tái)架水冷的快充溫度變化
通過(guò)圖5和圖6的對(duì)比發(fā)現(xiàn),采用該液冷控制方法后2號(hào)電池的溫度變化趨勢(shì)得到較大改善,更接近整車(chē)實(shí)際變化情況,整個(gè)試驗(yàn)階段臺(tái)架試驗(yàn)的max,B2峰值和min,B2峰值與整車(chē)相差為1℃。2號(hào)電池溫度一致性與整車(chē)情況基本保持一致。
圖6 ?10℃下整車(chē)與臺(tái)架水冷優(yōu)化后的快充溫度變化
2.2.2 電性能影響
如圖7所示,1號(hào)電池在充電階段前期電流明顯大于2號(hào)電池和整車(chē),導(dǎo)致在后期電流約束階段都快于2號(hào)電池和整車(chē)。相比于傳統(tǒng)試驗(yàn)方法的1號(hào)電池電性能變化,采用臺(tái)架液冷控制方法后2號(hào)電池的電流變化趨勢(shì)與整車(chē)實(shí)際電流變化趨勢(shì)更吻合。通過(guò)與?10℃的低溫快充試驗(yàn)結(jié)果結(jié)合,能夠證明該液冷控制方法適用于不同的低溫環(huán)境溫度。
圖7 ?10℃下整車(chē)與臺(tái)架水冷的低溫快充的電流變化
2.3.1 溫度影響
在?20℃環(huán)境溫度下進(jìn)行低溫慢充試驗(yàn),從圖8中發(fā)現(xiàn)1號(hào)電池的加熱速率遠(yuǎn)大于整車(chē),且其溫度一致性更差。由于低溫慢充試驗(yàn)可看作小電流恒流充電,電池內(nèi)部因負(fù)載電流產(chǎn)生的熱負(fù)荷影響也較小,臺(tái)架液冷和整車(chē)的溫度差異相對(duì)也更為明顯。在?20℃低溫慢充試驗(yàn)過(guò)程中,整車(chē)試驗(yàn)過(guò)程中共經(jīng)歷5次溫度交變,1號(hào)電池僅經(jīng)歷3次,說(shuō)明傳統(tǒng)臺(tái)架試驗(yàn)在慢充條件下與整車(chē)依然存在著較大的差異性。
圖8 ?20℃下整車(chē)與傳統(tǒng)臺(tái)架水冷的慢充溫度變化
如圖9所示,通過(guò)采用電池系統(tǒng)臺(tái)架液冷控制方法,2號(hào)電池溫度變化趨勢(shì)與整車(chē)實(shí)際溫度變化趨勢(shì)更為接近。電池溫度一致性和溫升速率都比未采用臺(tái)架液冷控制方法時(shí)的1號(hào)電池有顯著改善。臺(tái)架2號(hào)電池在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中溫度交變經(jīng)歷了5.5次,與整車(chē)實(shí)際情況更為接近。
圖9 ?20℃下整車(chē)與臺(tái)架水冷優(yōu)化后的慢充溫度變化
2.3.2 電性能影響
在整車(chē)試驗(yàn)過(guò)程中,除電池系統(tǒng)吞吐電量外,還存在WTC、水泵等外部電氣元件耗電的情況。由于低溫慢充試驗(yàn)電流過(guò)小,電池系統(tǒng)的外部電氣元件耗電情況更為明顯,如圖10所示。然而,通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)的1號(hào)電池和2號(hào)電池電流變化情況與整車(chē)相比,仍能發(fā)現(xiàn)2號(hào)電池的電流變化情況更吻合整車(chē)實(shí)際電流變化情況。說(shuō)明該臺(tái)架液冷控制方法對(duì)不同充電方式依然能起到一定的改善效果,使得臺(tái)架試驗(yàn)更趨向于整車(chē)的實(shí)際情況。
圖10 ?20℃下整車(chē)與臺(tái)架水冷優(yōu)化前后的慢充電流變化
對(duì)液冷臺(tái)架試驗(yàn)方法的實(shí)際應(yīng)用開(kāi)展研究,通過(guò)功率、冷卻液比熱容、進(jìn)出水口溫差、流量等因素的關(guān)聯(lián)計(jì)算,設(shè)計(jì)了一種電池系統(tǒng)臺(tái)架液冷控制方法,使臺(tái)架試驗(yàn)?zāi)軌蚋玫啬M實(shí)際整車(chē)水冷加熱制冷情況。
通過(guò)對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行?20℃、?10℃低溫快充和?20℃低溫慢充三項(xiàng)試驗(yàn),驗(yàn)證了該電池系統(tǒng)臺(tái)架液冷控制方法在不同的低溫環(huán)境溫度和充電方式下都能起到較好的改善作用。相較于傳統(tǒng)臺(tái)架液冷試驗(yàn)方法,采用該電池系統(tǒng)臺(tái)架液冷控制方法,能夠使電池系統(tǒng)的溫度及電性能變化與實(shí)際整車(chē)試驗(yàn)數(shù)據(jù)更為吻合,保證了電池系統(tǒng)在系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)階段與整車(chē)級(jí)試驗(yàn)結(jié)果保持一致,實(shí)現(xiàn)了電池系統(tǒng)在臺(tái)架液冷試驗(yàn)的真實(shí)性能考核。
[1] WU W X, WANG S F, WU W, et al. A critical review of battery thermal performance and liquid based battery thermal management[J]. Energy conversion and management, 2019, 182: 262-281. DOI:10.1016/j.enconman.2018.12.051.
[2] BURFORD M D, OZEL M Z, CLIFFORD A A, et al. Extraction and recovery of metals using a supercritical fluid with chelating agents[J]. Analyst, 1999, 124(4): 609-614. DOI:10.1039/A809021A.
[3] ZHAO R, ZHANG S J, LIU J, et al. A review of thermal performance improving methods of lithium ion battery: electrode modification and thermal management system[J]. Journal of power sources, 2015, 299: 557-577. DOI:10.1016/j.jpowsour.2015.09.001.
[4] 鐘紅霞. 淺談快速固結(jié)試驗(yàn)教學(xué)中的難點(diǎn)[J]. 湖南水利水電, 2007(1): 100, 103. DOI:10.3969/j.issn.1009-4229. 2007.01.044.
[5] 郭江榮, 吳峰. 鋰離子動(dòng)力電池冷卻技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 可持續(xù)能源, 2016, 6(6): 122-129. DOI:10.12677/SE. 2016.66013.
[6] 劉霏霏. 微熱管在電動(dòng)汽車(chē)電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)中應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 廣州: 華南理工大學(xué), 2017: 1-221.
[7] 李罡, 黃向東, 符興鋒, 等. 液冷動(dòng)力電池低溫加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J]. 湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2017, 44(2): 26-33. DOI:10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2017.02.004.
[8] 張浩, 羅志民, 宋韓龍, 等. 電動(dòng)車(chē)動(dòng)力鋰離子電池水冷系統(tǒng)研究[J]. 汽車(chē)實(shí)用技術(shù), 2017(6): 47-50. DOI:10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.06.014.
Optimization of Liquid Cooling Control Method for Battery System Bench Test at Low Temperature
WU Yi-zhou1, WANG Yi-xuan2, QIU Chen-guang1, LU Can1, DENG Chuang1, LI Kun1
(1. East China Institute of Optoelectronic Integrated Devices, Suzhou 215000, Jiangsu, China;2. Beijing Institute of Technology, Beijing 100089, China)
The requirements for the performance of power batteries are more and more stringent as the rapid development of electric vehicles, so the upgrading and optimization of battery thermal management technology is urgent. Due to the lack of battery system test water-cooling control strategy specifications in China, the performance of the battery system in the bench test and the vehicle test is quite different, resulting in a serious disconnection of the test results, and the system-level test loses the original test verification significance. In this paper, the practical application of liquid cooling bench test method was studied, and the liquid cooling control method of the battery system was optimized by the correlation calculation of power, coolant specific heat capacity, inlet and outlet temperature difference, flow rate and other factors, so as to simulate the actual water cooling better. The improvement effect of the battery system bench liquid cooling control method at low temperature was verified by three tests of ?20oC fast charging, ?10oC fast charging and ?20oC slow charging of the battery system. Compared with the traditional bench liquid cooling test method, the temperature and electrical performance of the battery system were more consistent with the actual vehicle changes by using the liquid cooling control method in this work, which ensured the consistency of the battery system in the system-level test phase and the vehicle-level test results.
power battery; liquid cooling system; automobile test; new energy
TK414.2+1
A
10.3969/j.issn.2095-560X.2021.06.008
2095-560X(2021)06-0513-06
收稿日期:2021-08-09
2021-10-12
通信作者:吳逸洲,E-mail:triumphing@yeah.net
吳逸洲(1993-),男,碩士,工程師,主要從事新能源汽車(chē)電池可靠性方向的研究。