动力电池包在高环境温度下的快充和制冷策略研究

张芹; 余钰洋; 霍新涛

doi:10.12465/issn.0253-4339.20260804002

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

动力电池包在高环境温度下的快充和制冷策略研究

更新时间：2026-09-15

- 动力电池包在高环境温度下的快充和制冷策略研究
- Study on Fast Charging and Cooling Strategies for Power Battery Packs under High Ambient Temperatures
- 制冷学报 2026年页码：1-8
- 作者机构：
  
  1.安徽三联学院智慧交通现代产业学院合肥 230601
  2. 合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥 230601
- 作者简介：
  
  张芹，女，副教授，安徽三联学院智慧交通现代产业学院，0551-63839386，E-mail：zq022005@mail.slu.edu.cn。研究方向：动力电池及储能热管理技术。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(52305254)
- DOI：10.12465/issn.0253-4339.20260804002
  中图分类号： TB61⁺1;TM912;U469.72
- 收稿：2026-08-04，
  
  修回：2026-08-23，
  
  录用：2026-08-25，
  
  网络首发：2026-09-15，
- 稿件说明：
移动端阅览
张芹，余钰洋，霍新涛. 动力电池包在高环境温度下的快充和制冷策略研究［J］. 制冷学报，XXXX，XX（XX）：1-8.

Zhang Qin，Yu Yuyang，Huo Xintao. Study on Fast Charging and Cooling Strategies for Power Battery Packs under High Ambient Temperatures［J］. Journal of Refrigeration，XXXX，XX（XX）：1-8.
张芹，余钰洋，霍新涛. 动力电池包在高环境温度下的快充和制冷策略研究［J］. 制冷学报，XXXX，XX（XX）：1-8. DOI： 10.12465/issn.0253-4339.20260804002.

Zhang Qin，Yu Yuyang，Huo Xintao. Study on Fast Charging and Cooling Strategies for Power Battery Packs under High Ambient Temperatures［J］. Journal of Refrigeration，XXXX，XX（XX）：1-8. DOI： 10.12465/issn.0253-4339.20260804002.

摘要

本文提出了一种适用于电动汽车在高环境温度下进行充电的快充和制冷策略。通过电芯温度和SOC共同调节充电电流，旨在发挥电芯的最大充电能力。以容量为119 Ah的锂电池组成的1P108S电池包为研究对象，通过HPPC测试建立电芯的发热模型。充电过程中借助冷却系统降低电池温度，分析了不同冷却策略对充电性能的影响。研究结果表明：冷却液流量为12 L/min，冷却液温度为22 ℃时，液冷系统具有最佳的传热效率。为保证电芯不超温，在48 ℃时对电芯充电倍率进行了限制，优化后的策略电池最高温度为49.2 ℃，充电时长为2 654 s。最后，通过电池包充电实验验证数值模型，其最高温度和最大温差的误差均在5%以内。

Abstract

This study proposes a fast-charging and cooling strategy suitable for charging electric vehicles under high ambient temperatures. By jointly regulating the charging current based on cell temperature and state of charge （SOC）， this strategy aims to maximize the charging capacity of cells. A 1P108S battery pack composed of lithium-ion cells with a rated capacity of 119 Ah was used， and the heat generation model for the cell was established through Hybrid Pulse Power Characterization （HPPC） testing. During the charging process， the cooling system was utilized to mitigate battery temperature rise， and the effects of different cooling strategies on charging performance were systematically analyzed. The results indicate that the liquid cooling system achieved optimal heat transfer efficiency when the coolant flow rate was 12 L/min and coolant temperature was 22 ℃. To prevent the cells from overheating， the charging rate was limited when the cell temperature reached 48 ℃. Under the optimized strategy， the maximum battery temperature was 49.2 ℃ and charging duration was 2 654 s. Finally， the numerical model was validated through battery pack charging experiments， with deviations in the maximum temperature and maximum temperature difference both within 5%.

关键词

Keywords

references

毛阳阳，邓海鹏，王冰川，等 . 锂离子电池快速充电策略设计研究进展［J］. 机械工程学报， 2025 ， 61 （ 16 ）： 180 - 203 .

Mao Yangyang ， Deng Haipeng ， Wang Bingchuan ， et al . Review of advances in designing fast charging strategies for lithium-ion batteries ［J］. Journal of Mechanical Engineering ， 2025 ， 61 （ 16 ）： 180 - 203 .

Lee D ， Kim Y ， Lee Y ， et al . Development of a fast-charging strategy considering degradation in lithium-ion batteries ［J］. Case Studies in Thermal Engineering ， 2025 ， 74 ： 107013 .

Liu Hao ， Zhao Liyuan ， et al . Extremely fast-charging batteries： principle， strategies， detection， and prediction ［J］. Chemical Reviews ， 2025 ， 125 （ 20 ）： 9553 - 9678 .

Ali A O ， Abdelrehim O ， Saafan M M ， et al . Comprehensive review of battery management systems for electric vehicles： Thermal management， charging strategies， and emerging technologies ［J］. Journal of Power Sources ， 2025 ， 658 ： 238269 .

李超恩，王嘉诚，郝新月，等 . 相变材料强化-液冷复合式锂电池热管理研究进展［J］. 复合材料学报， 2026 ， 43 （ 8 ）： 4775 - 4797 .

Li Chao'en ， Deng Haipeng ， Wang Bingchuan ， et al . Research progress on phase change material strengthened-liquid cooling composite lithium battery thermal management ［J］. Acta Materiae Compositae Sinica ， 2026 ， 43 （ 8 ）： 4775 - 4797 .

Johari N H ， Abdul Razak H ， Hamidi M A ， et al . Air-cooled thermal management of electric vehicle batteries： insights from CFD simulations on enclosure geometry configurations ［J］. International Journal of Automotive and Mechanical Engineering ， 2026 ， 23 （ 1 ）： 13307 - 13320 .

肖鑫，许文强 . 基于鲨鱼鱼鳞结构仿生的电池热管理优化研究［J］. 制冷学报， 2026 ， 47 （ 4 ）： 54 - 61 .

Xiao Xin ， Xu Wenqiang . Optimal investigation on the thermal management of battery based on a bionic shark scale structure ［J］. Journal of Refrigeration ， 2026 ， 47 （ 4 ）： 54 - 61 .

王家锋，徐象国 . 电池直冷热管理系统的动态建模及模型预测控制研究［J］. 制冷学报， 2025 ， 46 （ 6 ）： 23 - 33 .

Wang Jiafeng ， Xu Xiangguo . Dynamic modeling and model predictive control study of direct cooling thermal management system for batteries ［J］. Journal of Refrigeration ， 2025 ， 46 （ 6 ）： 23 - 33 .

Dai Yongming ， Ting Y C ， Chang C M ， et al . Thermal management analysis of fast-charging lithium-ion battery packs： Effects of cooling strategies ［J］. Next Energy ， 2025 ， 9 ： 100465 .

Liu Feifei ， Sun Yongkuan ， Yang Qilong ， et al . Optimization of three-layer staggered liquid cooling system for high-rate charging of large cylindrical battery module in electric vehicles ［J］. Applied Thermal Engineering ， 2025 ， 280 ： 128585 .

朱喜娇，马肖娜，严华夏，等 . 动态工况下电动汽车直冷电池热管理系统均温性改善［J］. 过程工程学报， 2026 ， 26 （ 4 ）： 427 - 436 .

Zhu Xijiao ， Ma Xiaona ， Yan Huaxia ， et al . Improvement of homogeneity for direct cooling battery thermal management system in electric vehicles under dynamic operating conditions ［J］. The Chinese Journal of Process Engineering ， 2026 ， 26 （ 4 ）： 427 - 436 .

Duru K K ， Venkatachalam P ， Ali Hussain S ， et al . Optimal charging of lithium-ion batteries： an electro-thermal model approach using maximum possible optimization ［J］. Advanced Theory and Simulations ， 2025 ， 8 （ 9 ）： 2500320 .

Li Yong ， Wang Hao ， Wang Chenyang ， et al . Electrochemical-thermal coupled modeling and lithium plating analysis of lithium-ion batteries under high-rate charging ［J］. International Journal of Thermal Sciences ， 2026 ， 220 ： 110337 .

Shen Kai ， Chen Lianjie ， Feng Xuning ， et al . Non-destructive battery fast charging constrained by lithium plating and high temperature limit based on simulation ［J］. Journal of Energy Storage ， 2024 ， 84 ： 110896 .

Adenusi H ， Chass G A ， Passerini S ， et al . Lithium batteries and the solid electrolyte interphase （SEI）—progress and outlook ［J］. Advanced Energy Materials ， 2023 ， 13 （ 10 ）： 2203307 .

Yang Xiaoguang ， Liu Teng ， Gao Yue ， et al . Asymmetric temperature modulation for extreme fast charging of lithium-ion batteries ［J］. Joule ， 2019 ， 3 （ 12 ）： 3002 - 3019 .

Liu Beibei ， Li Bingfeng . Prediction of fast-charging capabilities in LiFePO 4 /graphite lithium-ion batteries using internal resistance and machine learning ［J］. International Journal of Electrochemical Science ， 2025 ， 20 （ 11 ）： 101181 .

席椿富，赵东鹏，黄驰，等 . 应用深度强化学习的电池热管理系统控制策略［J］. 西安交通大学学报， 2026 ， 60 （ 2 ）： 24 - 37 .

Xi Chunfu ， Zhao Dongpeng ， Huang Chi ， et al . Control strategy for battery thermal management system using deep reinforcement learning ［J］. Journal of Xi'an Jiaotong University ， 2026 ， 60 （ 2 ）： 24 - 37 .

Cheng Fang ， Liu Hui . Charging strategies optimization for lithium-ion battery： heterogeneous ensemble surrogate model-assisted advanced multi-objective optimization algorithm ［J］. Energy Conversion and Management ， 2025 ， 342 ： 120170 .

许建民，武颂，杨炜 . 基于新型复合仿生流道的锂电池液冷系统散热分析及优化［J/OL］. 材料导报， 2026 ， 40 （ 21 ）： 25100063 . （ 2026-01-07 ）. https：//link.cnki.net/urlid/50.1078.tb.20260106.1810.002 https://link.cnki.net/urlid/50.1078.tb.20260106.1810.002 .

Xu Jianmin ， Wu Song ， Yang Wei . Heat dissipation analysis and optimization of a lithium-ion battery liquid cooling system based on novel composite bionic flow channels ［J/OL］. Materials Reports ， 2026 ， 40 （ 21 ）： 25100063 . （ 2026-01-07 ）. https：//link.cnki.net/urlid/50.1078.tb.20260106.1810.002 https://link.cnki.net/urlid/50.1078.tb.20260106.1810.002 .

He Ping ， Lu Hao ， Fan Yiwei ， et al . Numerical investigation on a lithium-ion battery thermal management system utilizing a double-layered I-shaped channel liquid cooling plate exchanger ［J］. International Journal of Thermal Sciences ， 2023 ， 187 ： 108200 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

基于鲨鱼鱼鳞结构仿生的电池热管理优化研究

双相变温度梯度宽温域锂电池热管理实验研究

制冷剂相变对大容量锂离子电池温控的影响

电池直冷热管理系统的动态建模及模型预测控制研究

浸没液体冷却技术在动力电池热管理中的应用研究进展