高海拔純電動轎車動力電池充放電試驗研究

祝存棟 李恒賓

（青海交通職業(yè)技術(shù)學院 汽車工程學院，西寧 810003）

1 試驗概況

本試驗采用的車型為2016年生產(chǎn)的北汽EV160。整車型號為BJ000B3D5-BEV，電機型號為TZ20S02，額定功率20kW，峰值功率45kW，電池型號為29/135/220-80Ah，電池工作電壓為320V，電池容量為80Ah。北汽EV160采用鋰離子動力電池系統(tǒng)。鋰離子電池是一種充電電池，主要依靠鋰離子在正極和負極之間的移動來工作。充電時，鋰離子從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極，使負極處于富鋰狀態(tài)；放電時，則相反。鋰離子電池根據(jù)正極材料的不同，可以分為鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。北汽C30DB新能源轎車采用的是磷酸鐵鋰電池[1]。

試驗使用的儀器設(shè)備有SG-830GPS非接觸速度儀、溫度計和海拔表。該試驗在兩個海拔（3370m和3760m）和3個不同環(huán)境溫度（-10℃、10℃、20℃）下進行。電耗試驗路線基本在海拔和坡度波動范圍不大的路線。由于條件所限，充電性能試驗地點只能選取當?shù)貦z測站和修理廠等地方進行，采用的設(shè)備主要是北汽EV160自帶便攜式充電機。車載充電機充電溫度與充電電流要求如表1所示。

表1 充電溫度與充電電流關(guān)系

當電芯的溫度范圍在0～55℃時，設(shè)備才可以正常充電；當電芯溫度高于55℃或低于0℃時，電池管理系統(tǒng)將自動切斷充電回路停止充電。

充電前檢測箱體內(nèi)部溫度，若有低于0℃的溫度點，啟動加熱模式：閉合加熱片，進行加熱內(nèi)循環(huán)，待所有電芯溫度點高于5℃，停止加熱，啟動充電程序。若充電過程出現(xiàn)加熱片溫度差高于20℃，則間歇停止加熱；待加熱片溫度差低于15℃時，重啟加熱片。加熱過程中，正常情況下充電樁電流顯示為4～6A。充電過程中，充電樁電流顯示為12～13A。如果電壓差大于300mV，則停止充電并報警[2]。

2 試驗結(jié)果分析

2.1 不同海拔充電試驗對比分析

北汽EV160純電動轎車帶有動力電池加熱裝置，在充電過程沒有出現(xiàn)充電中斷現(xiàn)象。由于充電電流較大，海拔3370m和3760m的充電樁線路承載能力較弱，會出現(xiàn)跳閘、插座起火等現(xiàn)象。由表2可知，同一海拔不同溫度的充電量相差不大，但是不同海拔的充電量不同。海拔3760m的充電量要比海拔3370m的充電量低一些。-10℃時，海拔3760m的充電量比海拔3370m充電量減少11.32%；10℃時，海拔3760m的充電量比海拔3370m充電量減少了35.71%；20℃時，海拔3760m的充電量比海拔3370m充電量減少了6%。因為自帶電池加熱裝置，同一海拔下不同溫度的充電量相差不大。當兩個海拔相差1400m時，充電量存在一定的差距。可見，隨著海拔的升高，充電時間也相應延長。

表2 不同海拔不同溫度下的充電量

圖1 不同海拔不同溫度下的充電量

2.2 不同海拔電耗試驗對比分析

由表3可知，海拔3370m時，隨著溫度的上升，百公里電耗逐漸下降。在海拔3370m時，溫度為10℃的百公里電耗比溫度-10℃的百公里電耗降低了39.84%，溫度為20℃的百公里電耗比溫度為-10℃的百公里電耗降低了43.04%，溫度為20℃的百公里電耗比溫度為8℃的百公里電耗降低了5.3%。溫度從零下上升到零上的過程，百公里電耗下降較多。溫度從零上開始上升時，百公里電耗下降較少，說明低溫對百公里電耗影響較大[3]。

表3 不同海拔不同溫度下的電耗

海拔3760m時，隨著溫度的上升百公里電耗逐漸下降。在海拔3760m時，溫度為5℃的百公里電耗比溫度-6℃的百公里電耗降低了38.85%，溫度為19℃的百公里電耗比溫度為-6℃的百公里電耗降低了42.94%，溫度為19℃的百公里電耗比溫度為5℃的百公里電耗降低了6.7%。

溫度0℃以下時，海拔3760m的百公里電耗比海拔3370m的百公里電耗上升了3.78%。可見，同一溫度下隨著海拔的升高百公里電耗隨之增加，說明海拔對電耗有一定的影響[4]。溫度為10℃時，海拔3760m的百公里電耗比海拔3370m的百公里電耗增加5.59%。溫度為20℃時，隨著海拔的升高百公里電耗也隨之增加。海拔3760m的百公里電耗比3370m的百公里電耗增加4.44%。

圖2 不同海拔不同溫度下的電耗

青海省電動汽車的電價收費標準是分時段計價，平均以1元/kW·h計算。溫度在20℃時，不同海拔行駛100km的費用在13～14元。隨著海拔的升高，費用有所增加，但是增加的幅度不大。溫度在0℃以下時，百公里費用比零上溫度大概多一倍。海拔升高時，費用也相對應增加。海拔3760m溫度在零下時的百公里電耗最高為24.7kW·h，折合為人民幣24.7元/100km，遠低于傳統(tǒng)燃料所用費用。

3 結(jié)論

（1）純電動汽車的充放電會受到海拔的影響。充電時間隨著海拔的升高而增加。3種溫度下，海拔3760m的充電量會低于海拔3370m的充電量。

（2）純電動汽車的百公里電耗會受到海拔的影響。溫度零下時，海拔3760m的百公里電耗比海拔3370m的百公里電耗上升了3.78%；溫度為10℃時，海拔3760m的百公里電耗比海拔3370m的百公里電耗上升了5.59%；溫度為20℃時，海拔3760m的百公里電耗比海拔3370m的百公里電耗上升了4.44%。兩個高海拔地區(qū)的電耗遠高于平原地區(qū)的電耗，說明海拔對電耗的影響較大。