混合动力|混合动力汽车镍氢电池热管理策略研究( 三 )
4 试验验证
4.1 台架热平衡试验
策略设计完成后首先对电池组进行了台架热平衡试验 ， 热平衡实验的目的是为了验证电池组冷却系统在高温或接近高温限的情况下能否满足冷却需求 。 台架试验原理 ， 如图4所示 。
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台架试验主要有恒温室、电池组、水冷箱、充放电机和电脑组成 。 电脑、充放电机和电池组之间通过CAN线连接 ， 用于数据的传输；充放电机与电池组之间的高压线束用于电池组的充放电 。 电池组与水冷箱通过管道连接 。
在台架试验中利用充放电机对电池进行充放电 ， 模拟电池工作状况 ， 利用恒温箱模拟电池环境温度 ， 水冷箱能够提供设定好温度与流量的冷却液 。
台架试验包括两个阶段：电池组状态初始化与热平衡试验阶段 。 在电池组状态初始化阶段将恒温室的温度设定为42℃ ， 将电池组静置其中 。
电池组有六个温度采样点 ， 当电池组采样点温度都大于等于42℃ ， 将恒温室的温度设定为50℃并对电池组进行充放电 ， 此时通过多功能水箱给电池组提供温度为20℃、流量为15L/min的冷却液 。
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台架试验中电池组的充放电流 ， 如图5所示 。 试验过程中电流有效值为18.34A 。 台架试验中电池组温度与温差 ， 如图6所示 。 在电池组状态初始化阶段 ， 由于电池的电流为0A电池没有产热 ， 电池的温度缓的增加至环境温度42℃；电池组进行充放电后 ， 电池组的温度迅速上升 ， 待通入冷却液后 ， 电池组的温度开始下降且电池组的最高温度稳定在38.9℃ 。 在保温阶段电池组的温差最大值为2.7℃ ， 在热平衡试验阶段 ， 电池组的温差最大值为1.3℃ 。 试验结果表明 ， 电池组冷却系统能够使电池组在高温环境温度、大电流使用下保持其温度在合理的温度区间内 ， 同时电池组各电芯单体间温差也能控制在5℃以内 。
4.2 整车试验
在完成台架热平衡试验后 ， 电池组搭载整车进行了整车试验 ， 试验搭载的整车型为东风风光530 。 整车试验于2017年8月在夏季高温试验场进行 。 因周期较长选取2017年8月26日的试验数据 。 试验项目为高温路试试验 ， 当日环境温度为（33~39）℃ ， 运行时间约为2.5h ， 运行里程约为80km 。
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整车在运行时 ， 电池组充放电电流 ， 如图7所示 。 电池组的最大充电电流为79.6A ， 充电倍率为13.3C；最大放电电流为127.8A ， 放电倍率为21.3C；试验过程中电池组充电电流与放电电流的总平均值为17.6A ， 倍率为2.9C 。 电池组温度与温差 ， 如图8所示 。 试验开始时电池组最高温度为32.96℃ ， 随着电池的充放电 ， 电池组温度迅速增加 ， 在电池组最高温度达到38℃时 ， 散热器冷却方式的开启 ， 温度仍在增长但趋势变缓 ， 随着温度继续增加至42.23℃空调冷却开启 ， 温度迅速下降 ， 并在40℃附近来回波动 。 试验开始时电池组的温差为1.48℃ ， 试验结束时电池组的温差为3.99℃ ， 全程电池组的温差最大达到3.99℃ 。 试验结果表明 ， 在高温环境下 ， 设计的热管理策略能够保证电池组的最高温度控制在最佳工作温度区间内 ， 电池组的温差控制在5℃以内 。
5 结论
热管理策略是电池热管理系统的重要组成部分 。 根据电池的温度特性确定了电池组热管理目标 ， 提出一种基于模糊PID算法的温度控制算法 ， 结合算法以及电池组热管理目标设计了电池组热管理策略 ， 通过台架试验以及整车试验进行策略验证 。 试验结果表明设计的热管理策略能够保证电池组在高温环境下 ， 大电流使用时 ， 其最高温度能被控制在最佳工作温度区间内 ， 电池组的温差控制在5℃以内 。
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