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如何提高低温条件下的电池性能

日期:2021-1-19 标签:电池 类别: 阅读:865 (来源:互联网)

智库电子信息研究所副所长于告诉记者,BMS系统主要采用热管理系统,采用电加热和外能加热两种方式对电池进行绝缘。显然,电动汽车电池绝缘的BMS系统仍有一些不完善之处。一方面,增加了热管理系统,通过电加热和外部能量加热来加热动力电池,以提高电池的活性。

电动车中间没有电,踩油门也没有能量。为了省电,车主不敢开暖风,还裹着羽绒服在车里瑟瑟发抖...最近全国气温骤降,电动车车主也经历了电动车电池带来的种种“磨难”。事实上,电池在低温下的续航能力下降一直是冬季车主最担心的问题。在低温环境下,如何解决电池寿命问题是未来电动汽车领域的重要研究方向之一。

低温停电时有发生。

“冷天为了省电,不敢开暖气,电动车的出租车司机在后座放毯子给乘客御寒。”“电动汽车车主在上班路上疯狂寻找充电桩,以弥补用电。”……长期以来,低温停电是电动汽车在冬季无法逃脱的“灾难”,而电动汽车的续航能力问题在低温天气下也多次引发热议。为什么到了冬天,平时一路畅通的电动车会出现“瘫痪”,电池电量损耗如此严重?

据记者采访,电动车电池低温性能退化BA18BCOFP-E2主要与锂离子电池的特性有关。目前,市场上电动汽车的电池技术有两种,即三元锂聚合物电池和磷酸铁锂电池。在低温环境下,电动汽车的锂离子电池会受到温度的影响,性能下降,表现为电池功率突然下降,电池寿命急剧下降。

新网达电池系统研究所所长陈斌斌向《中国电子报》记者解释说,低温环境会降低锂离子电池中活性物质的活性,从而导致电池内阻增大,必然会降低电池的功率输出和充电容量。电池电量低无法满足驾驶需要,所以不考虑加热能耗,电池续航里程减小。

如何解决电动车续航问题?

电动车电池冷了会“弱”是客观事实,所以开发了很多产品来更好的绝缘电池。据了解,市场上大多数电动车产品都会设计有电池绝缘功能。以众所周知的“电池保护器”——BMS系统为例。当电池工作温度过低时,电池管理系统(BMS)会将部分电能转化为热能,对整个电池组进行加热。智库电子信息研究所副所长于告诉记者,BMS系统主要采用热管理系统,采用电加热和外能加热两种方式对电池进行绝缘。

“BMS系统在具备相应功能的前提下,可以启动电池加热功能,利用部分能量提高电池温度,提高电池的动力性能。”陈彬彬也说话了。

显然,电动汽车电池绝缘的BMS系统仍有一些不完善之处。余指出,BMS系统最大的问题体现在两个方面。首先,当系统处于电加热模式时,加热过程需要消耗动力电池的功率;第二,系统的算法模型需要改进。目前系统对动力电池衰减速度的预测不准确,使得预期续航里程远低于实际行驶里程,导致部分消费者使用新能源汽车时出现“窝”现象。

业界专注于低温电池的研发。

虽然BMS系统在电池绝缘方面还存在一些问题,但电池低温性能的衰减不应该完全归咎于BMS系统。陈斌斌认为,电池在低温环境下性能不佳,与电动汽车整个系统的设计理念密切相关。他说在低温下,除了电池释放的能量外,汽车、座椅、电池等的加热能耗。也大大增加,这占用了一部分电力,增加了电池的负担,所以电动车在低温下很容易“瘫痪”。

那么,如何解决低温环境下电池电量衰减、电池寿命下降的痛点呢?在这方面,相关企业、高校和研究机构做了大量的努力,取得了相应的进展。

于表示,为了解决电池低温性能衰减的问题,大多数企业同时采取了两项措施。一方面,增加了热管理系统,通过电加热和外部能量加热来加热动力电池,以提高电池的活性。

大部分企业使用的是电加热,比如特斯拉ModelS、ModelX、Model3使用的是电阻丝加热管理系统,而新上市的ModelY使用的是热泵加热管理系统。余宋雪说,这种方法简单易操作,但会消耗大量的电能。相比之下,以魏玛为代表的企业采用柴油加热方式,需要额外的柴油加热系统,占用空间,需要补充柴油,操作繁琐。

在增加热管理系统的同时,企业采取的另一个措施是优化算法。优化电池管理系统,准确监测电池电量的动态,可以更好的控制加热手段,提高里程预测的准确性。

高校、科研机构和部分企业更加重视低温电池的研发,并就如何提高低温条件下的电池性能得出了一些研发结论。于介绍,在材料改性方面,可以通过多种手段优化正负极材料,提高电导率,提高锂离子电池在低温条件下的脱嵌能力;在低温电解质系统的开发中,可以采用“添加剂”;在电池设计方面,可以设计全天候电池,即在电池上增加自发热功能。“但需要注意的是,自发热功能的加入也会消耗电池的电量,所以具有这种功能的产品还没有大规模应用。”余对说道。

值得一提的是,目前宁德时代已经将“材料改性”作为提高电池性能的重点研发点之一。宁德时代公布的锂离子电池组专利对正极和负极材料进行了创新和改进,显著提高了这种锂离子电池的功率、工作能效、低温容量和低温低SOC下的能量保持率等关键性能。

迫切需要解决核心技术中的关键问题

电动汽车的低温使用对消费者来说至关重要,因此加强技术研究以提高电动汽车的低温驾驶性能和用户体验是目前电动汽车行业发展的重中之重。未来还有很多需要改进的地方,无论是电池本身,还是护送电池的BMS系统,甚至是电动车的整个系统。

优化系统的荷电状态算法和提高车辆行驶里程预测的准确性是车辆管理系统急需改进的两个主要方面。此外,于认为,就BMS系统而言,电加热系统的性能有待提高,如采用热效率较高的加热材料,采取隔热措施等。

从电动汽车电池的角度来看,开发能够在低温下正常工作的动力电池无疑是现阶段的重中之重。于认为,电池企业、高校和科研机构应重点开发能适应低温环境的动力电池,也可采用能耗较低的电池绝缘方式,如使用发热材料等。

关于相关材料的使用,于补充说,新材料的开发可以减弱低温对电池寿命的影响。他说,开发新的电池材料是避免低温对电池寿命不利影响的根本手段。据报道,许多企业,如比亚迪、AVIC锂电池和麦克尔,正在开发低温电池,这些电池也已在一些领域得到应用。

但需要注意的是,低温电池只是在一定程度上提高了电池在寒冷天气下的性能,并不能完全消除低温对电池性能的不利影响。此外,由于低温电池价格昂贵,目前低温电池还没有真正应用于电动汽车领域。

电动汽车在冬季低温条件下的快速断电和电池寿命困难的问题与汽车整个系统的设计密切相关。所以,完全避免电动车在低温下的“瘫痪”是不够的。陈彬彬认为,要真正解决电动汽车在冬季面临的各种问题,需要考虑结构热设计、热管理策略设计、极低温快速供热设计、高效热泵应用等,从而提出综合解决方案。

业内人士认为,车辆里程测试方法的优化和完善可以更好地反映电动汽车的电池状况,也可以在一定程度上促进电池寿命问题的解决。在一次采访中,一位电动车用户向记者表达了由衷的祝愿。他呼吁有关部门进一步优化电动汽车的车辆里程测试方法,通过更有效的评估方法反映电动汽车的实际续航里程。另外,标注高温环境和低温环境下的最大续航里程,也可以为汽车厂商、电池厂商和用户提供更多的参考。