長老技研設：低溫下電動車電池怎么了？

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元旦剛過，轉眼間春節(jié)就要到了。你收拾好行李準備在屏幕前回家了嗎？類似于擔心買票，在氣溫普遍較低的時候，純電動車也有不可避免的痛苦，那就是續(xù)航里程減少。但是他們都說低溫對動力電池有影響。你知道它怎么了嗎？換句話說，除了絕望，我們還能做什么？

■到底發(fā)生了什么？

純電動車冬季低溫續(xù)航里程大幅縮短是不爭的事實，也是阻礙很多朋友選擇的重要原因之一。即使你很冷，你也不能打開暖空氣。純電動汽車將在低溫環(huán)境下行駛，其每百公里耗電量將接近甚至超過15kWh。當你看到儀表盤上顯示的續(xù)航里程小于導航公布的距離目的地的公里數(shù)時，里程焦慮就產(chǎn)生了。

那么，發(fā)生了什么？從微觀上看，在低溫下，鋰離子電池正負極材料的活性降低，電解液的電導率也受到影響。當鋰離子電池工作時，流經(jīng)電池的電流會受到阻力，這就是所謂的內阻。增加內阻會產(chǎn)生大量焦耳熱，導致電池溫度升高。實驗結果表明，當溫度低于0℃時，當溫度下降10℃時，內阻增加約15%。這一切最終都會縮短電池放電時間，你會覺得電池不能用了。

鋰離子電池工作溫度過低，即在充放電過程中會出現(xiàn)一些副反應。主要是鋰離子與電解液發(fā)生不可逆反應，會導致鋰電池容量下降，電池性能進一步惡化。

如果沉積物包裹在電極表面，在鋰離子電池充電過程中，當鋰離子通過電解液向負極移動時，電極與電解液之間的電位差比設計的小，這使得鋰離子與電解液中的物質發(fā)生不可逆副反應的可能性更大。會出現(xiàn)電池容量和放電效率降低等一系列結果。

■我們不知所措嗎？

俗話說，辦法總比問題多。既然低溫狀態(tài)對包括續(xù)航里程在內的使用體驗影響很大，必然會有解決辦法。我們來談談一些在正常使用過程中可以學到的小技巧。首先是收費環(huán)節(jié)。可能很多有純電動車的朋友會發(fā)現(xiàn)，冬天無論是快充還是慢充，充電效率都會降低。

前面我們說過，低溫也會影響電池的充電效率，尤其是在戶外使用大功率DC快充時，你會發(fā)現(xiàn)電池的充電速度比常溫下慢，而且在后續(xù)的使用中，電池也會感覺到電量很低，很多車輛會表現(xiàn)出續(xù)航里程精度的下降。

我同事實際測量了低室溫下的充電情況，發(fā)現(xiàn)當車輛放置在低溫室外環(huán)境中過夜，并立即由DC充電時，充電時間幾乎是常溫下的兩倍。所以，冬季使用新能源汽車的訣竅之一，就是盡量在“熱車”狀態(tài)下保持充電。

也就是說，如果我們想縮短冬天的充電時間，可以在去充電站的路上增加汽車的耗電量，比如開啟運（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）動模式、開啟暖風等。，并通過大功率放電加熱動力電池。當你到達充電站時，動力電池的溫度可能會達到允許大電流充電的工作狀態(tài)，這也可以節(jié)省一些充電時間。

此外，當電池活性相對較低時，使用快充代替滿充。只要剛剛進入涓流充電狀態(tài)，這種狀態(tài)下soc一般會達到80%-90%，既能滿足使用要求，又能延長動力電池的使用壽命。

■除了關注用法之外，有沒有解決問題的技術？

在最后一頁的最后，我們提到了電動汽車低溫充電前，有一些方法可以盡快提高動力電池組的溫度，提高充電效率。那么，為什么不開發(fā)一種直接加熱動力電池組的裝置呢？Wit工程師早就想到了這個想法，所以你會發(fā)現(xiàn)一些純電動汽車配備了一種叫做低溫預熱的配置的廣告。

目前，純電動汽車動力電池組的預熱方式大致可分為外加熱和內加熱兩種。前者主要是通過額外的加熱裝置來盡快改善電池，后者則是利用交流電直接刺激電池內部的化學物質，使電池本身發(fā)熱。

■外部加熱

●用“快速加熱”加熱——熱敏電阻加熱

相信很多80后朋友都用過“快速加熱”燒水。動力電池組預熱系統(tǒng)其實有一種形式，其工作原理類似于“加熱快”，就是熱敏電阻加熱法。具體來說，工程師會選擇將感溫元件布置在電池組附近，讓其作為熱源。

根據(jù)純電動汽車的不同狀態(tài)，預熱結構的能源略有不同。例如，當車主正在充電時，電池管理系統(tǒng)，即BMS，將監(jiān)控電池狀態(tài)，包括電池組溫度。當充電槍物理連接時，如果電池組溫度過低，將利用充電樁提供的電能進入預熱模式。如果行駛過程中電池組溫度過低，能量來源為動力電池組。

除了上述用熱敏電阻預熱動力電池組的方法外，電熱膜加熱是目前市場上主流的電動車預熱方法。雖然兩者在結構設計上有明顯的區(qū)別，但本質上都是利用電加熱裝置產(chǎn)生熱量來達到提高電池組溫度的目的，這里不再贅述。

●通過加熱-液冷溫度控制提高溫度

在這個效率的時代，只能應付一項工作的人或事都面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。對于電動汽車來說，只能升溫的熱敏電阻顯然有改進的潛力。這時，可以兼顧預熱和制冷的液冷溫控系統(tǒng)獲得了更廣闊的舞臺。具體來說，它可以根據(jù)整體熱管理要求，在高溫下冷卻動力電池組，在低溫下加熱。你可以把它當成一種復合天賦。

一般來說，液冷溫控系統(tǒng)主要包括冷熱交換器、加熱裝置、冷卻液循環(huán)管路和液體循環(huán)動力源。它利用冷熱交換器或加熱裝置來控制動力電池的溫度上升或下降，各車企會根據(jù)電池組排列和產(chǎn)品需求進行調整。

以通用系統(tǒng)為例，其液冷溫控系統(tǒng)高度復雜。因此，預熱后，與熱敏電阻加熱相比，效果保持得更持久。一般來說，液冷溫控系統(tǒng)可以保證電動車行駛后整體溫度達到設定范圍，不需要或少量動力電池為溫控系統(tǒng)提供能量。

■內部加熱

●與其靠大家都往山上倒，不如自己熱起來。

以上兩種預熱系統(tǒng)是目前市場上主流的溫控方式。無論是使用熱敏電阻還是結構較為復雜的液冷控制，都需要消耗一定的電能。未來有沒有辦法讓電池更“抗凍”？答案是肯定的。但是現(xiàn)階段這些方法還沒有得到廣泛的驗證，是否會對電池造成損害還不得而知。

全文摘要:

無論是磷酸鐵鋰電池還是三元鋰電池，在低溫環(huán)境下都會受到正負極材料活性和電解液電導率下降的影響。這樣一來，充電時間會相應增加，電池更難充滿電。在使用過程中，動力電池組的“斷電”速度會明顯加快。因此，為了解決這個問題，工程師們開發(fā)了電池預熱系統(tǒng)和熱管理系統(tǒng)。通過調節(jié)電池組的溫度，可以減少環(huán)境溫度對電池組的影響。所以，買純電動車的時候，不妨問問賣家:“這款車有電池預熱系統(tǒng)嗎？”