张祚铭，李强伟，张正杰，华 旸

(北京航空航天大学交通科学与工程学院，北京100191)

1 引言

锂离子电池作为当前广泛使用的动力电池，其具有比功率高、比能量高、长寿命，低自放电率、充电快速等诸多优点，被广泛应用于电动汽车中[1]。但是，温度会影响锂离子电池的使用性能，尤其是在低温的环境下，电池内部材料活性降低，其内阻会增加，容量和充放电功率会显著下降，甚至会发生容量的不可逆衰减，锂离子电池的充放电性能会受到显著影响[2]。图1为某款锂离子电池在不同温度下以10A的电流放电时放电电压与放电容量之间的关系，可以看出，随着温度的降低，尤其是0℃以下锂离子电池的放电容量会显著降低，在-30℃的低温环境下其放电容量基本只有额定容量的60%。因此，低温环境下要使电池正常发挥性能应在使用前对电池进行预热，使其温度处于合适的工作区间。

图1 某款锂离子电池不同温度下的10A放电曲线[3]

外部加热通过外部生热元件对电池进行加热，具有布置简单，易实现的特点，但不同的布置形式下预热效果的温度均匀性会有所不同[4]。因此，本文选取聚酰亚胺电热膜(简称 PI 加热膜)为加热元件，采用有限元法仿真研究不同的加热膜布置方式的加热效果，仿真结果可以对低温加热系统的设计做出一定的指导。

2 数值仿真几何模型

本文建立的电池仿真模型是基于某款 38 Ah 的方形锂离子电池，其标称电压为 3.2 V。外形尺寸为长 148mm×宽 27 mm×高 91 mm。图2是简化的电池模组三维几何模型。……