高海拔纯电动轿车动力电池充放电试验研究

祝存栋 李恒宾

（青海交通职业技术学院 汽车工程学院，西宁 810003）

1 试验概况

本试验采用的车型为2016年生产的北汽EV160。整车型号为BJ000B3D5-BEV，电机型号为TZ20S02，额定功率20kW，峰值功率45kW，电池型号为29/135/220-80Ah，电池工作电压为320V，电池容量为80Ah。北汽EV160采用锂离子动力电池系统。锂离子电池是一种充电电池，主要依靠锂离子在正极和负极之间的移动来工作。充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，使负极处于富锂状态；放电时，则相反。锂离子电池根据正极材料的不同，可以分为钴酸锂电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池和三元锂电池。北汽C30DB新能源轿车采用的是磷酸铁锂电池[1]。

试验使用的仪器设备有SG-830GPS非接触速度仪、温度计和海拔表。该试验在两个海拔（3370m和3760m）和3个不同环境温度（-10℃、10℃、20℃）下进行。电耗试验路线基本在海拔和坡度波动范围不大的路线。由于条件所限，充电性能试验地点只能选取当地检测站和修理厂等地方进行，采用的设备主要是北汽EV160自带便携式充电机。车载充电机充电温度与充电电流要求如表1所示。

表1 充电温度与充电电流关系

当电芯的温度范围在0～55℃时，设备才可以正常充电；当电芯温度高于55℃或低于0℃时，电池管理系统将自动切断充电回路停止充电。

充电前检测箱体内部温度，若有低于0℃的温度点，启动加热模式：闭合加热片，进行加热内循环，待所有电芯温度点高于5℃，停止加热，启动充电程序。若充电过程出现加热片温度差高于20℃，则间歇停止加热；待加热片温度差低于15℃时，重启加热片。加热过程中，正常情况下充电桩电流显示为4～6A。充电过程中，充电桩电流显示为12～13A。如果电压差大于300mV，则停止充电并报警[2]。

2 试验结果分析

2.1 不同海拔充电试验对比分析

北汽EV160纯电动轿车带有动力电池加热装置，在充电过程没有出现充电中断现象。由于充电电流较大，海拔3370m和3760m的充电桩线路承载能力较弱，会出现跳闸、插座起火等现象。由表2可知，同一海拔不同温度的充电量相差不大，但是不同海拔的充电量不同。海拔3760m的充电量要比海拔3370m的充电量低一些。-10℃时，海拔3760m的充电量比海拔3370m充电量减少11.32%；10℃时，海拔3760m的充电量比海拔3370m充电量减少了35.71%；20℃时，海拔3760m的充电量比海拔3370m充电量减少了6%。因为自带电池加热装置，同一海拔下不同温度的充电量相差不大。当两个海拔相差1400m时，充电量存在一定的差距。可见，随着海拔的升高，充电时间也相应延长。

表2 不同海拔不同温度下的充电量

图1 不同海拔不同温度下的充电量

2.2 不同海拔电耗试验对比分析

由表3可知，海拔3370m时，随着温度的上升，百公里电耗逐渐下降。在海拔3370m时，温度为10℃的百公里电耗比温度-10℃的百公里电耗降低了39.84%，温度为20℃的百公里电耗比温度为-10℃的百公里电耗降低了43.04%，温度为20℃的百公里电耗比温度为8℃的百公里电耗降低了5.3%。温度从零下上升到零上的过程，百公里电耗下降较多。温度从零上开始上升时，百公里电耗下降较少，说明低温对百公里电耗影响较大[3]。

表3 不同海拔不同温度下的电耗

海拔3760m时，随着温度的上升百公里电耗逐渐下降。在海拔3760m时，温度为5℃的百公里电耗比温度-6℃的百公里电耗降低了38.85%，温度为19℃的百公里电耗比温度为-6℃的百公里电耗降低了42.94%，温度为19℃的百公里电耗比温度为5℃的百公里电耗降低了6.7%。

温度0℃以下时，海拔3760m的百公里电耗比海拔3370m的百公里电耗上升了3.78%。可见，同一温度下随着海拔的升高百公里电耗随之增加，说明海拔对电耗有一定的影响[4]。温度为10℃时，海拔3760m的百公里电耗比海拔3370m的百公里电耗增加5.59%。温度为20℃时，随着海拔的升高百公里电耗也随之增加。海拔3760m的百公里电耗比3370m的百公里电耗增加4.44%。

图2 不同海拔不同温度下的电耗

青海省电动汽车的电价收费标准是分时段计价，平均以1元/kW·h计算。温度在20℃时，不同海拔行驶100km的费用在13～14元。随着海拔的升高，费用有所增加，但是增加的幅度不大。温度在0℃以下时，百公里费用比零上温度大概多一倍。海拔升高时，费用也相对应增加。海拔3760m温度在零下时的百公里电耗最高为24.7kW·h，折合为人民币24.7元/100km，远低于传统燃料所用费用。

3 结论

（1）纯电动汽车的充放电会受到海拔的影响。充电时间随着海拔的升高而增加。3种温度下，海拔3760m的充电量会低于海拔3370m的充电量。

（2）纯电动汽车的百公里电耗会受到海拔的影响。温度零下时，海拔3760m的百公里电耗比海拔3370m的百公里电耗上升了3.78%；温度为10℃时，海拔3760m的百公里电耗比海拔3370m的百公里电耗上升了5.59%；温度为20℃时，海拔3760m的百公里电耗比海拔3370m的百公里电耗上升了4.44%。两个高海拔地区的电耗远高于平原地区的电耗，说明海拔对电耗的影响较大。