锂离子电池低温快速加热方法研究进展

锂离子电池的性能直接影响电动汽车的续航、安全性和可靠性。低温环境下,锂离子电池功率特性变差、循环寿命衰减、可用容量降低,同时面临低温充电难、充电易析锂等问题,这些因素阻碍了电动汽车的发展。低温加热技术是电池热管理系统的核心技术之一,是缓解动力电池在低温环境下性能衰减的关键。本文综述了包括内部自加热法、MPH加热法、自加热锂离子电池、交流加热法等低温快速加热方法的最新研究进展,并总结了不同加热方法的加速速度、能量消耗、循环容量损失等关键性能参数。另外归纳了动力电池低温热管理系统的设计目标,并对不同加热方法性能进行比较分析。分析结果表明,交流加热法相比于其他方法更具优势,尤其在能量消耗、电池老化方面。最后,指出现有研究在电池老化机理、电池组/包层面加热策略方面的不足,并展望了未来的研究方向。本文内容有利于低温加热方法的发展和实际工程问题的解决,可为后续电动汽车动力电池的低温快速加热技术研究、低温热管理系统设计提供参考。

重卡辅助动力电池加热系统能耗对比及优化

清洁能源的重卡汽车因其零排放、长续航等特性近年来得到了迅速发展,其动力驱动配置多采用燃料电池为主动力电池为辅的形式。低温环境下,重卡辅助动力电池性能衰减不足以承担辅助动力源削峰填谷的重担。因此,加热辅助动力电池使其恢复充电放电性能对重卡汽车应对寒冷环境显得尤为重要。本工作以方形磷酸铁锂电池组为研究对象,通过实验测试单体磷酸铁锂电池−10℃、0℃、10℃、20℃的放电工况,得出电池的低温热特性,建立单体电池的热模型并验证其模型有效性。基于该模型提出了一种以石墨烯加热膜为主要热源,整车车载热源余热为辅助热源的加热升温系统。同时,为了降低该加热系统能耗,基于传热原理建立了电池加热系统线性时变模型预测控制器(MPC)。结果表明,重卡在C-WTVC的行驶工况下,电池加热系统通过换热器利用车载热源余热能够提升动力电池组升温速率,使用加热膜和换热器的加热系统比传统PTC加热系统能耗降低了30%。采用MPC控制策略的加热系统比PID控制的加热系统能耗降低了14%。