浅谈纯电动汽车能源电池高温功能

【建材网】无关钻研表明［1-3］：高温情景对于锂离子能源电池功能的浅谈影响很大，经由修正电池质料系统来处置难度较大，纯电车能池高而且基于之后情景下的动汽质料提供链、配置装备部署、源电制作工艺及老本等方面思考，温功也无奈实现批量破费。浅谈因此当初普遍接管辅助加热零星［4-7］对于电池妨碍加热，纯电车能池高使其使命于功能形态。动汽

为了更清晰地清晰电池在高温下的源电功能以及特色，以便更好地优化纯电动汽车能源电池零星的温功加热策略以及传热［8-9］、导热妄想妄想，浅谈本文选用磷酸铁锂电池包为钻研工具，纯电车能池高分说在0℃、动汽-10℃、源电-20℃情景条件下测试单体电池降温与光阴的温功关连，并散漫风速对于电池降温速率的影响建树电池降温速率合计模子。经由测试验证，电池降温数学模子能很好地反映电池降温特色。

电池降温功能测试·

电池包放入情景舱以前，先静置于常温24℃±2℃情景下，直到电池温度趋于晃动（与情景温度差不逾越2℃，静置光阴不逾越24ｈ），而后将电池包置于0℃、-10℃、-20℃情景舱中分说静置24ｈ，记实3种测试情景温度下的降温数据与静置光阴的关连，其中情景舱温度为0℃以及-20℃的电池包中各单体电池的降温曲线如图1所示。

先在统一情景温度下妨碍横向合成。由图1可知，对于情景舱温度为0℃的情景，电池静置的前0.5ｈ，电池还未发生温降，展现出电池具备坚持原温度形态的“惯性”。经由0.5ｈ的热传递，电池开始大幅降温，而且随着电池布置空间位置的差距而泛起差距的降温速率。在2~10ｈ静置光阴段，各电池温度均以较大降温速率着落，在静置10ｈ后随着电池温度与情景温差的减小，降温速率不断飞腾。19ｈ后电池温度趋近于情景舱温度，根基抵达失调形态。对于情景舱温度为-10℃（未图示）以及-20℃的情景，在0.5～9ｈ时，情景温度越低电池降温曲线越陡，在静置9ｈ之后，降温曲线飞快着落。总体上有相似的降温历程。

从纵向合成，3种情景温度着落温曲线的高下极限线所组成的带宽根基不同，只是降温速率随着情景温度的着落而增大。高下极限线之间的带宽以及电池包的宽度无关连，越挨近电池包中部的电池散热条件越差，电池的降温速率越小，电池间的温差越大。本文抉择的电池包宽度为830ｍｍ，当初整车厂运用的电池包艰深布置于舱内、底盘纵梁内，应承布置电池箱体的宽度艰深不会逾越该数值（凭证尺度GB/T34013-2017[10]中除了序号5推选的尺寸大于该值外，其余均小于830ｍｍ），因此本妄想数据具备确定的代表意思。从数据中还发现，电池间的温差会随着情景温度的飞腾而增大，在-20℃情景下电池间的温差抵达了12℃。

电池降温速率数学模子的建树·

为了更好地合成电池降温与情景温度的关连，对于丈量数据妨碍整理，提掏出电池包中所有单体电池的温差与光阴的对于应数据，算出该电池包中电池平均温模子（拟合曲线），如图2（a）所示。差与光阴的艰深关连，并以此建树电池降温速率数学

图２电池降温速率拟合曲线与实际曲线比力

该拟合曲线患上R²＝0.999，剖析拟合曲线与实际数据之间具备极高的适宜水平，也剖析拟合曲线具备精采的坚贞性。从曲线可知，在温差抵达32℃以上时，电池的降温速率≥5℃/h；在温差抵达12～32℃时，电池的降温速率为2～5℃/h；温差低于5℃时，电池降温速率很小。

电池包实际装置于整车上，简略受到风速的影响。电池降温速率与风速成类似正比关连，因此引入线性更正函数，其数值具备随着电池温度与情景温度差值增大而增大的特色，适用于2m/s≤风速≤8m/s、温差＞12℃时的情景条件。可是风速＜2m/s、温差≤12℃的情景条件，对于电池降温速率影响很小，不需要引入更正函数。

界说φ（x?,xbt）展现电池降温速率（℃/ｈ）,ｆ（x?,xbt）展现测试降温速率，g（x?,xbt）展现情景更正函数，x?展现情景温度（℃）,xbt展现某光阴电池温度自变量（℃），则电池降温速率数学模子可酿成：

数学模子的测试验证·

电池包装置于整车上，在内蒙妨碍降温测试，情景温度为-9～-15℃，风速为2～5m/s时，实际单体电池降温速率曲线与按本文数学模子合计所患上的单体电池降温速率曲线比力方图2（ｂ）所示。从数据中可知，合计数据具备较好的适宜度，对于实际评估降温光阴以及加热策略的妄想具备较好的参考价钱。

为了进一步验证电池降温速率数学模子的精确性，本文一再测试电池包加热数据，如图3所示，合计波及的根基参数见表1。图3中，测试开始至光阴8:30，电池处于升温形态，8:30之后有7个残缺的降以及善升温循环。随机抽取降以及善升温阶段数据来验证数学模子的精确性，即经由数学模子来合计降温数值，而后经由热失调方程合计单体电池总体上的降温（或者升温）数值，并与单体电池高温度曲线数据（高值以及低值边领土）比力不同性（注：电池包启动加热策略以单体电池高温度作为关键子的）。

为了验证升/降温模子，建树热失调方程，单体电池终飞腾或者飞腾的温度值Tdc为：

其中加热温度Ｔｊ＝Ｖｊ×Ｔｔ。

散热温度T?的求解运用牛顿-柯特斯（Newton-Cotes）公式：

式中：ｆ（xk）为每一个温差点下的降温速率；Ｔt-av为单元温度中分总光阴。

电池充放电引起的温度变更ΔＴ，运用焦耳定律（纯电阻电路）以及比热容公式：

由式（６）推导合计：

首先合成升温阶段数据：第1个升温阶段数据合成，光阴9:45至10:10，情景温度由-12℃回升至-11℃（图3曲线），单体电池温度由3℃回升至8℃

（图3曲线），则温差由15℃回升至19℃，运用本文电池降温速率数学模子合计可患上降温速率，见表2，依式（４）～式（７）求解患上到单体电池做作降温值Ts＝1.24℃，实际加热升温值Ｔｊ＝5.25℃，单体电池放电升温值ΔＴ＝0.003℃（Ｑ＝348.6Ｗ），可求患上单体电池终升温值Tdc＝5.25-1.24 0.03≈4.01℃，而实际升温丈量值为4℃，合计服从与实际测试数据是不同的。

取第2个升温阶段数据合成，经同样合计，可患上单体电池终升温值T＝5.25-1.01 0.0028≈4.24℃，而实际升温丈量值Tdc＝4℃。合计服从与实际丈量数据适宜较好，后续的多少个升温循环，用本文数学模子合计降温数据均与实际丈量数据适宜精采。

合成降温阶段数据：第1个降温循环数据光阴8：30至9：45，情景温度由-15℃回升至-12℃，单体电池温度由8℃着落至3℃，则温差由22℃着落至15℃，运用电池降温速率模子合计式可患上降温速率，见表2，依式（４）～式（７）求解患上到单体电池做作降温值Ｔ?＝4.1℃，单体电池充电升温值ΔＴ＝0.202℃（Ｑ＝23461Ｗ），可合计患上单体电池终降温值Tdc＝41-0.202≈3.9℃，而实际降温值为4℃，单体电池降温数据合计值与实际值根基适宜。

此外，从测试数据中患上出电池包的一个降温特色：即在测试的前0.5ｈ摆布，电池具备坚持原温度的惯性，着落温度会很小，有种拦阻温度着落的“熏染”。可是，在温度较低时，电池又会坚持原降温速率的惯性，不断原降温特色不断降温0.5～1ｈ。

在测试中还发现，随着情景温度的飞腾，电池包总加热光阴成正比削减，根基凭证情景温度每一降10℃，电池包加热至统一单体高温度位置所需光阴近乎成倍削减的纪律，同时电池温差在逐渐增大，如图4所示。

论断·

本文凭证情景舱测试数据建树磷酸铁锂电池降温速率合计模子，散漫实际情景条件来更正模子（存在风速以及温差影响的情景下），而后运用模子合计电池降温数据，与整车实际测试数据比力不同。

本1文测试选用的电池箱体长宽高尺寸为1200ｍｍ×830ｍｍ×280ｍｍ，该尺寸根基可能涵盖当初客车尺度箱、轻客车型以及商用车型所用大部份电池箱尺寸，因此其在反映动态降温特色方面具备较好的适用性以及坚贞性。

此外，咱们还可能散漫特殊泡沫质料后退保温功能，从而抵达电池使命的温度。

德耐隆I-POF-Q耐火保温气凝胶毡普遍运用于种种防火场所，新能源电池包箱体保温隔热层及电池包防火罩、电芯缓冲隔热垫片、搜罗热电厂、交通轨道车辆空调管道保温、消防防护阻止等等。

该产物由二氧化硅及高聚纤维毡复合制备而成，实用场置掉粉下场，而且价钱相对于较低。产物外部具备纳米级空地可能减慢热传导，提供低的热传导值。

德耐隆I-POF-Q气凝胶毡在比热容测试中，以10℃/min的速率从-30℃升温到55℃，在55℃恒温5min。德耐隆I-POF-Q气凝胶毡在0度时服从为0.854J/g·℃。

特色

绝缘电阻：100MΩ（1000v绝缘电阻表）

介电强度：≥2000V/min无击穿，无闪络

耐火焰1200℃（5分钟不烧穿）、无粉化无痒

附合环保尺度、在火焰中熄灭时不发生有毒有害气体

技术目的

容量：≥300克/平方米

厚度：≥一、二、三、5妹妹

熄灭品级：不燃

导热系数：≤0.02W/(m.k)

临时运用温度：600℃

经向强度：≥10千克/5×20公分

纬向强度：≥10千克/5×20公分