電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
低溫狀態下，動力電池活性降低，電池容量和性能衰減嚴重且不可逆。最筆直的表現是，新能源汽車續航里程嚴重縮水，動力變弱。
有關數據聲明，在保持-7℃車外溫度和20——22℃車內溫度的情況下，國內一些知名企業的新能源汽車實測續航還不到標稱一半。
國外的像寶馬i3s的續航里程縮水也超20%。還有試驗顯示，溫度低于0℃，電池內阻大幅增加，降到-20℃，自放電現象最嚴重。
然而由于電池本身無法在短時間內，工作溫度區間得到提升。因此目前主流處理方式是給電池預熱。
這一方面要求電池包預熱精準，即要消除低溫引起的負面效應，又要讓電池盡快從低溫回暖到25-35度的“舒適溫度”。
另一方面要精確掌握電池包內部或外部產熱過程，減少預熱時熱量損失，能充足節能，降低能耗。
詳盡實行方式，最常見的是通過連接充電樁或使用電池內部電量，利用加熱裝置給電池冷卻液加熱，進而流經電池內部液體管路，通過類似“隔水燉”方式對電池進行保溫或加熱。
其中針對三元和磷酸鐵鋰離子電池的加熱方式有差別。據高工鋰電知道，三元電池抗低溫性好，能量密度高，一般是采用BMS熱管理，進行冷卻液循環加熱。
磷酸鐵鋰離子電池，其能量密度不高，抗低溫性差，對熱的敏感性差，一般采用沒有冷卻液的高壓PTC加熱，降低成本。
值得一提的是，在電池加熱技術沖破方面，典型代表企業有特斯拉和寧德時代。
特斯拉：循環加熱
特斯拉針對動力電池低溫，其Model3設計思路是利用電驅系統的廢熱，像傳統燃油車用發動機余熱給乘員艙供暖一樣，使其即用于車輛驅動，又用于萌生額外的熱量加熱電池。
詳盡實行上，是采用一種傾向于傳統車方案—電動車上有一個可以起到電熱絲作用的零件，如圖1所示為電機線圈繞組。
圖1電機線繞圈組
圖2壓力泵循環水加熱
對電池加熱，是利用壓力泵開關循環水加熱。通過把電池冷卻回路和電機回路串聯起來。其中控制閥很關鍵，改變冷卻液的流動路徑。
圖3加熱模式
在如圖3所示的加熱模式下，電池內部的低溫冷卻液進入驅動系統進行熱交換。然后變成高溫冷卻液，再穿過水泵及冷卻設備后（此時冷卻設備不工作），進入電池組對電池進行加熱。
一般而言，電機驅動效率基本在90%以上，萌生的10%熱量并不足以用來為座艙和電池進行加熱。然而特斯拉的電機控制軟件，能降低電機效率，以萌生更多的熱量來給電池加熱。
更厲害的一點是，電機驅動功率可以依據駕駛員需求實時變化，發熱功率也能依據座艙，空調，電池溫度實時調整。
特斯拉這項加熱模式，好處主要有兩方面。
一方面充足利用電機余熱，能量利用率高。使用場景上，可以在低溫環境中提前對電池預熱，在到達快充樁時，可以獲得最大的充電功率。
另一方面，輸出功率大，加熱效果好。特斯拉Model3的電機本身可承受溫升功率7-8kW，短時間內對電池加熱的升溫效果好。
指標上，10km/h車速時后軸電機效率低至25%，20km/h車速時低至40%，電池溫升速率可達1℃/min。
寧德時代：低溫速熱
寧德時代針對電池低溫問題，處理上主要從BMS電池熱管理和電池本身著手，效果如圖4所示。
一方面通過BMS電池管理系統識別電池狀態，擬定速熱控制策略，能夠使電池溫度在15分鐘內從-20℃提升到10℃，充電能力提高5倍，放電能力提高7倍，延長電池壽命。
另一方面運用電池本身低溫沒放出來的能量自我加熱，大概用7%左右的能量可以把電池從-20度加熱到+20度。加熱后，冬天的續航比夏天差7%-10%左右。
圖4加熱技術
另外電池快充時，寧德時代還能讓BMS軟件系統測試電池充電狀態，利用充電時電池萌生的溫度幫助電池回溫。換句話說，能做到邊充電邊加溫。
詳盡做法是讓電池在充電初期就萌生熱量，幫助電池回溫。在常溫或夏季狀態下，這功能會自動停止。
目前在試驗室，已經實現每分鐘升高2℃，同時電池溫差不超過4℃。等這項功能正式量產裝車后，采用寧德時代的技術，在冬天就不再怕寒冷，邊充電邊升溫，隨時可以滿電出發。
當然，寧德時代還從產品設計、電芯制造、系統集成、BMS管理、售后服務、報廢回收等建立完整的安全保障體系，全方位保障動力電池安全。
值得一提的是，寧德時代最近推出的新一代能量型電池組，具有超強環境適應性，能夠提升整車的安全性和可靠性，保障車輛在多種復雜環境下的良好運行。
該電池組在高寒環境下，由于使用了加熱膜，即使在-20℃環境下，電池容量保持率仍可高達90%。可實現0.5℃/min的低溫升溫速率，確保電池系統在適宜工作溫度區間內穩定運行，減少電池衰減，有效提升系統壽命。
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