电池知识
锂离子、磷酸铁锂、锰酸锂、新能源
电池知识
锂离子、磷酸铁锂、锰酸锂、新能源
新能源汽车最为让人关注的问题就是自燃了。2020年五月起，新能源汽车国家监管平台共发现79起安全事故。其中58%的车辆起火源于电池问题，19%的车辆起火源于碰撞问题。为甚么新能源汽车自燃大多数是由于电池呢？其实电池安全不是某个技术点的问题，而是整个系统问题。电池热管理系统的根本用途是让电池工作在一定的合适温度范围内，维持最佳的使用状态和效率，用来保证电池系统的性能和寿命，而不是在电芯热失控后再阻止。
在电动车的电池组中有着非常多的独立电芯，而管理这一群电芯不让他们发生热失控而自燃是由热管理系统负责的。今朝的纯电动车所搭载的三元锂电池系统能量密度高达180Wh/kg。因此非得要更可靠的热管理系统才能减少热失控的风险。戒备电池自燃，热管理系统的首要职责是管理电池温度在电池的最佳工作范围。
电池电芯在工作时会发热，这时电池热管理系统就要给电池降温。目前给电池降温分为两种方式。第一种是风冷，特点是技术简单、成本低便于维护。但是电池内部的各个部位温度有的高有的低，风冷的缺点是很难达到散热均衡。因此风冷一般用在热稳定性较好的磷酸铁锂电池上。面对目前能量密度越来越高的三元锂电池，风冷就显得有些力不从心了，于是就出现了第二种办法液冷。液冷通过电池管道内的液体来控制电池的温度，降温效果较好，使整个电池的温度达到均衡。缺点是技术难度要大于风冷，成本高，以及体积大，会新增车身重量。
除了电池的热失控问题以外，由于电池不受热，也不耐寒，戒备在冬天因寒冷天气，电池活性降低造成续航里程下降也是热管理系统的职责。相比夏季，极寒天气下更是对电池是一种杀伤力。今朝的一些手机，在寒冷天气也会被冻的关机。这关于电动车来说，更是一个巨大的挑战。
一套完整的电池热管理系统还要在冬季这一关键时刻，为电池预热，并协同空调热管理系统，让电池发挥出最大的续航能力。关于传统汽车来说，发动机做功本身会出现大量热量，因此冬天空调暖风就没有损失能量。但关于电动车来说，少了发动机这一热源，动力锂离子电池除了要给驱动汽车供应能量，还要再分出一部分精力在暖风耗电上，损耗极大。现阶段，电动车的暖风空调大都会额外安装一个电加热器。它的工作原理和我们使用的电热水器相近，能使管道里的冷却液迅速升温，给电池组供暖，其构造简单、成本低廉，但它的电能消耗巨大，对电池来说是很大负担。
那么有没有一个更好的办法提高加热效率呢？答案是有的，热泵空调就能有效缓释电动车采暖带来的续航问题。相比电加热器效率低下的电能转化热量来说，热泵系统是使用电能搬运热量。这种办法能获得比笔直用电来加热更多的热量。相同的环境下，热泵采暖的制热效率是PTC的1.8-2.4倍，，制热效率更加高效，且节能效果显著，能将取暖造成的损失里程减少至一半。然而，热泵系统仍处于发展阶段初期，技术上还存在低温启动难的问题。因此在低于-10℃极寒情况下，就要用热泵和PTC共同来供应热量。
最近有个经典案例，特斯拉不久前宣布了一项有关热泵系统的新专利，预计将首先使用于ModleY。该技术在设计中取消了传统PTC，而是将一个起辅助用途的低压PTC集成在热泵空调里，再结合电池系统、功率电子驱动系统和整车的系统回路整合在一起，建立了一套模块化系统。特斯拉的这一做法改变了软件和硬件的关系，也改变了车企内部不同系统设计的协同概念，而这种新的组织方式短时间内传统车企很难跟上。
将来新能源汽车热管理的发展趋势：一是智能化热管理，热管理系统将来一定会结合智能座舱，为用户带来更舒适的体验，如自动调节最合适的座舱环境温度。二是支持快充和超充，充电难和充电慢是目前影响电动车用户体验的两大痛点，缩短充电时间，比如以特斯拉V3超充桩，要迅速带走热量，这也要电池热管理系统来协助完成。
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