時值寒冬時節(jié)，低溫下電池性能為什么會衰減?低溫續(xù)航難題如何破解?電池安全如何保障?12月23日，圍繞冬季續(xù)航和冬季用車等用戶關(guān)注的問題，北汽新能源在三里屯ARCFOX Space體驗(yàn)中心舉辦了一場“冬季續(xù)航到底去哪里了”的技術(shù)溝通活動。其間，北汽新能源工程研究院副院長代康偉攜三電團(tuán)隊(duì)與行業(yè)專家學(xué)者展開交流，深入探討新能源汽車行業(yè)動力電池及低溫續(xù)航等相關(guān)技術(shù)發(fā)展，并給出解決方案。

低溫冷啟黑科技 電動汽車也抗凍

冬季新能源車電池有衰減，導(dǎo)致續(xù)航里程打折扣，這已為當(dāng)下大多數(shù)新能源車主了解。低溫下電池容量為什么衰減?系統(tǒng)可用電量為什么減少?“這與動力電池的工作原理緊密相關(guān)”，代康偉解釋道，從技術(shù)的角度來說，動力電池是通過鋰離子在電解液中轉(zhuǎn)移和正負(fù)極中嵌入、脫嵌來實(shí)現(xiàn)充放電。低溫狀態(tài)下，電池正負(fù)極材料活性和內(nèi)部電解液導(dǎo)電能力下降，內(nèi)阻增大，工作電流就變小，對外表現(xiàn)為動力電池可用容量的衰減，也是續(xù)航里程打折扣原因之一。

那么，低溫電池衰減如何改善?行業(yè)內(nèi)普遍的做法就是通過PTC加熱系統(tǒng)(正溫度系數(shù)很大的元器件)給電池加熱，讓其處于正常的工作狀態(tài)，最大限度發(fā)揮電池充放電效率。通俗來講，車端通過PTC加熱系統(tǒng)來對冷卻液進(jìn)行加熱，加熱后的冷卻液流入電池?zé)峁芾砹鞯溃拖竦嘏粯訉﹄姵剡M(jìn)行升溫加熱。

然而，“地暖”升溫速度還不夠快。據(jù)介紹，為了提升加熱速率，減少用戶等待時間，北汽除了PTC加熱方式外，還在研究兩項(xiàng)黑科技。一是超低溫冷啟動。這項(xiàng)技術(shù)原理是利用低溫下電芯內(nèi)阻增大的特性，通過高頻大電流脈沖充/放電實(shí)現(xiàn)快速加熱效果。與傳統(tǒng)PTC加熱方式比，由于電芯內(nèi)自發(fā)熱，這項(xiàng)技術(shù)溫度一致性更好。簡單理解，就是動力電池在低溫狀態(tài)下大部分能量被封存，通過北汽新能源電池速加熱技術(shù)，利用少部分能量便可以快速及穩(wěn)定的提升電池溫度。

二是全氣候電池。該技術(shù)通過給電芯間鎳片通電生熱的方式，快速向電芯傳熱使其升溫。今年1月，北汽新能源在黑龍江成功進(jìn)行低溫測試，電池溫度從-18℃到18℃僅用了300秒左右，這一核心關(guān)鍵技術(shù)方面處于世界領(lǐng)先水平，為新能源汽車突破嚴(yán)寒禁區(qū)奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

熱泵取暖降能耗 實(shí)力提升低溫續(xù)航

冬季除了要確保電池的性能穩(wěn)定，還需要針對冬季行車中的應(yīng)用場景——暖風(fēng)加熱耗電大的痛點(diǎn)——提出新的解決方案，以提升整體的續(xù)航里程。

“低溫里程的提升方法，濃縮兩個詞就是‘開源’‘節(jié)流’，而通過熱泵技術(shù)提高采暖系統(tǒng)的效率，讓1kW電功率能夠達(dá)到1.5kW甚至2kW的熱量，這就是開源的方式。”代康偉所說的熱泵空調(diào)在家用空調(diào)領(lǐng)域已經(jīng)很成熟，各大品牌節(jié)能的冷暖一體機(jī)，大部分都是常見的空氣源熱泵空調(diào)。熱泵簡單描述就是高溫制冷空調(diào)回路倒過來用，冬天我們制造環(huán)境溫度更冷的冷媒去吸收環(huán)境的熱量，然后再把這部分從環(huán)境中吸收的熱量搬運(yùn)進(jìn)乘員艙，這就是熱泵系統(tǒng)，類似可以將低處的水，泵到高處的“水泵”。還是以αT車主的空調(diào)功率來計(jì)算，熱泵通過搬運(yùn)環(huán)境的熱量，使得采暖系統(tǒng)效率達(dá)到1.3-2.0，節(jié)省30%-50%的空調(diào)功耗，相當(dāng)于里程相比之前多跑5%-10%。

代康偉介紹，常規(guī)的熱泵系統(tǒng)有一定環(huán)境溫度的局限性，一般只能適應(yīng)-10℃以上且效率會隨溫度降低而降低。而目前比較前沿的技術(shù)是二氧化碳熱泵，它能做到零下30℃依然可以工作，并且采暖效率比現(xiàn)在高30%以上，續(xù)駛里程可以提升15%。目前北汽新能源正在做這方面的技術(shù)儲備，已經(jīng)開展了實(shí)車測試，并取得了成功。同時，北汽新能源還研發(fā)出一套極寒技術(shù)群，包含駐車保溫、遠(yuǎn)程充電保溫、電池速加熱、矩陣閃充、低溫行車能量自適應(yīng)、能量智能回收、超低溫?zé)岜每照{(diào)系統(tǒng)等，提高低溫下的整車?yán)m(xù)航里程和充放電能力。

創(chuàng)新干濕分離熱管理技術(shù) 多重防護(hù)守安全

在改善低溫性能的同時，如何保障使用安全?據(jù)介紹，北汽新能源的做法是優(yōu)質(zhì)的電芯+高效的電池包成組效率+干濕分離熱管理技術(shù)。其采用的是全球最安全的SK三元鋰離子電池，從設(shè)計(jì)開發(fā)、生產(chǎn)制造、集成應(yīng)用、安全預(yù)警等環(huán)節(jié)都嚴(yán)格控制產(chǎn)品安全，實(shí)現(xiàn)最大限度保障用戶的用車安全。

代康偉介紹道，“碰撞安全上，我們從整車到電芯做了多重防護(hù)設(shè)計(jì)，電池系統(tǒng)不再是掛在車身上的一個系統(tǒng)，而是車身剛度、強(qiáng)度的一個支撐部分”。另外，通過電池箱體邊框型材形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)，形成大量吸能區(qū)，可以有效吸收碰撞動能，避免內(nèi)部零部件變形和相對位移，保障系統(tǒng)安全。

針對電池安全問題，北汽新能源研發(fā)出第4代IBTC電池?zé)峁芾砑夹g(shù)——干濕分離熱管理技術(shù)。具體來說，就是將液冷系統(tǒng)集流管布置在邊框型材腔內(nèi)，額外增加一層密封。即使發(fā)生非常嚴(yán)重的碰撞，使液冷系統(tǒng)受損漏液，因?yàn)槟＝M和液冷系統(tǒng)分倉設(shè)計(jì)，又有雙層密封，可以避免冷卻液泄露引發(fā)的絕緣失效問題。

北汽新能源所設(shè)計(jì)的電池系統(tǒng)還具備防水、防塵、防火等技術(shù)優(yōu)勢。電池包同時滿足IP68和IP69K級別的防塵放水技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可防高壓噴水;電池包設(shè)計(jì)還滿足國標(biāo)和歐標(biāo)雙重標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)部布置防火結(jié)構(gòu)，充分保障駕乘者的出行安全。

代康偉說，我們會對開發(fā)的功能進(jìn)行多次的總結(jié)討論，使得用戶的體驗(yàn)效果達(dá)到最佳。同時，功能開發(fā)后必須要搭載實(shí)車進(jìn)行常規(guī)道路測試以及高溫、高寒、高原等極端環(huán)境測試，數(shù)千條的測試項(xiàng)目，經(jīng)過多輪的測試，所有項(xiàng)目驗(yàn)證通過后，功能才具備量產(chǎn)車輛搭載的條件。

(華凌)