纯电动汽车动力电池系统低温加热策略设计研究

文章来源：郑州日产汽车有双公司

---

1前言

由于动力电池材料限制，动力电池在低温及高温环境下使用性能受到影响，尤其当梩电池在低温环境充电时，负极的梩离子容易以金属悝的形式析出，这个过程不但不可逆，而且消耗了电池内部的梩离子，析出的锥离子会逐渐刺穿电池的隔离膜导致电池短路，引发安全事故。因此，低温条件下对动力电池制定有效的加热措施具有重要的意义。

2动力电池系统的加热方式

当前对于采用自然冷却方式的动力电池低温加热通常采用PTC加热板、硅胶加热膜或PI加热膜，由于材料结构的不同PI加热效率相对较高一些。

动力电池加热系统在结构设计时应该保证电芯和加热膜之间的接触良好，同时接触面要导热良好。加热膜的热功率根据动力电池设计的加热能力、额定容量、额定电压等得出。

3动力电池高压电气系统的设计

高压电气系统设计目标是满足整车高压系统动力的传输、实现动力电池的控制功能，主要包括主正主负继电器，主回路熔断器，预充继电器，预充电阻，MSD,高压线缆、接插件等，动力电池加热系统增加了加热继电器，加热膜等。加热回路与动力回路采用并联方式，加热膜采用恒压模式工作，主要有纯加热、边加热边充电两种工作模式。在加热系统的控制上，BMS起到核心作用，利用适当的策略完成加热功能的控制。

4低温加热控制策略设计

本文提出的低温充电加热方法将慢充与快充区分开，快充增加边加热边充电的控制流程，有利于提高加热及充电效率。低温充电加热控制流程见图2。

当进行慢充时，充电枪接人后，BMS与充电机进行CAN信息交互，BMS唤醒自检完成后，检测到电池包最低温度<0< span=''>°C，闭合相关继电器发送加热模式请求，闭合相关继电器进人纯加热模式，加热膜的温度升高逐渐提升电池的温度，当电池包最低温度达到5°C后，BMS控制继电器的动作，停止加热进人充电；

相对于慢充，快充桩可输出电流充裕，在0到5°C之间增加边充电边加热流程，尽可能缩短充电时间。（整个过程BMS与充电桩及VCU通讯，执行控制充电继电器、正负继电器及加热继电器的闭合动作。）

5低温加热策略设计细节注意

在进行低温加热策略设计时有两个细节需要考虑：

第一，由于电芯高温会出现SEI膜分解，根据加热膜材料的温度特性，额定条件下升

温很快，因此需要考虑加热膜最高温度不可以超过电芯可承受的安全温度，需要对加热膜温度进行监控并做降功率循环加热处理（如图3)；加热膜进行降功率处理在保证安全的同时，可以使电芯温差控制在一定的范围内。

第二，当环境温度较低，加热结束后进入充电，电池最低温度仍有可能降到0°C以下，在策略中需要增加重启加热的功能。

6结束语

动力电池系统低温加热策略的设计，直接关系到市场客户冬季的使用体验。在设计加热系统时，要综合考虑电池模组结构、成本、车辆销售区域等方面，选取合适的加热方式，设计合理的低温加热策略。

---

公众号来源网络，侵删。