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    電動汽車也抗凍?北汽新能源帶來用車新體驗

    2020.12.23

    12月23日,北汽新能源在三里屯ARCFOX Space體驗中心舉辦了一場“冬季續航到底去哪里了”的技術溝通活動,深入探討新能源汽車行業動力電池及低溫續航等相關技術發展。

    當下正值寒冬時節,低溫下電池性能為什么會衰減?低溫續航難題如何破解?電池安全如何保障?圍繞冬季續航和冬季用車等用戶關注的問題,北汽新能源工程研究院副院長代康偉攜三電團隊與行業媒體和專家學者展開交流,給出企業的技術解決方案。

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    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,導致續航里程打折扣,這已為當下大多數新能源車主了解。低溫下電池容量為什么衰減?系統可用電量為什么減少?“這與動力電池的工作原理緊密相關”,代康偉解釋道,從技術的角度來說,動力電池是通過鋰離子在電解液中轉移和正負極中嵌入、脫嵌來實現充放電。低溫狀態下,電池正負極材料活性和內部電解液導電能力下降,內阻增大,工作電流就變小,對外表現為動力電池可用容量的衰減,也是續航里程打折扣原因之一。

    那么,低溫電池衰減如何改善?行業內普遍的做法就是通過PTC加熱系統(正溫度系數很大的元器件)給電池加熱,讓其處于正常的工作狀態,最大發揮電池充放電效率。通俗來講,車端通過PTC加熱系統來對冷卻液進行加熱,加熱后的冷卻液流入電池熱管理流道,就像地暖一樣對電池進行升溫加熱。

    然而,“地暖”升溫速度還不夠快。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,還在研究兩項黑科技。

    一是超低溫冷啟動。據介紹,這項技術原理是利用低溫下電芯內阻增大的特性,通過高頻大電流脈沖充/放電實現快速加熱效果。與傳統PTC加熱方式比,由于電芯內自發熱,這項技術溫度一致性更好。簡單理解,就是動力電池在低溫狀態下大部分能量被封存,通過北汽新能源電池速加熱技術,利用少部分能量便可以快速及穩定的提升電池溫度。

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    二是全氣候電池。該技術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行了低溫測試,電池溫度從-18℃到18℃僅用了300秒左右,這一核心關鍵技術方面處于世界領先水平,為新能源汽車突破嚴寒禁區奠定堅實的技術基礎。

    熱泵取暖降能耗 實力提升低溫續航

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

    “低溫里程的提升方法,濃縮兩個詞就是‘開源’‘節流’,而通過熱泵技術提高采暖系統的效率,讓1kW電功率能夠達到1.5kW甚至2kW的熱量,這就是開源的方式?!贝祩ニf的熱泵空調在家用空調領域已經很成熟了,各大品牌節能的冷暖一體機,大部分都是常見的空氣源熱泵空調。熱泵簡單描述就是高溫制冷空調回路倒過來用,冬天我們制造環境溫度更冷的冷媒去吸收環境的熱量,然后再把這部分從環境中吸收的熱量搬運進乘員艙,這就是熱泵系統,類似可以將低處的水,泵到高處的“水泵”。還是以αT車主的空調功率來計算,熱泵通過搬運環境的熱量,使得采暖系統效率達到1.3-2.0,節省了30%-50%的空調功耗,相當于里程相比之前多跑5%-10%。

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    代康偉介紹,常規的熱泵系統有一定環境溫度的局限性,一般只能適應-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是CO2熱泵,它能做到零下30℃依然可以工作,并且采暖效率比現在高30%以上,續駛里程可以提升15%。目前北汽新能源正在做這方面的技術儲備,已經開展了實車測試,并取得了成功。同時,北汽新能源還研發出了一套極寒技術群,包含駐車保溫、遠程充電保溫、電池速加熱、矩陣閃充、低溫行車能量自適應、能量智能回收、超低溫熱泵空調系統等,提高低溫下的整車續航里程和充放電能力。

    創新干濕分離熱管理技術 多重防護守安全

    在改善低溫性能的同時,如何保障使用安全?北汽新能源的做法是優質的電芯+高效的電池包成組效率+干濕分離熱管理技術。

    北汽新能源采用的是全球最安全的SK三元鋰離子電池,從設計開發、生產制造、集成應用、安全預警等環節都嚴格控制產品安全,實現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設計,電池系統不再是掛在車身上的一個系統,而是車身剛度、強度的一個支撐部分”。另外,通過電池箱體邊框型材形狀優化設計,形成了大量吸能區,可以有效吸收碰撞動能,避免內部零部件變形和相對位移,保障系統安全。

    針對電池安全問題,北汽新能源還創新性的研發出第4代IBTC電池熱管理技術——干濕分離熱管理技術。具體來說,就是將液冷系統集流管布置在邊框型材腔內,額外增加一層密封。即使發生非常嚴重的碰撞,使液冷系統受損漏液,因為模組和液冷系統分倉設計,又有雙層密封,可以避免冷卻液泄露引發的絕緣失效問題。

    不僅如此,北汽新能源所設計的電池系統還具備防水、防塵、防火等技術優勢。電池包同時滿足IP68和IP69K級別的防塵放水技術標準,可防高壓噴水;電池包設計還滿足國標和歐標雙重標準,內部布置防火結構,充分保障駕乘者的出行安全。

    “用戶的使用滿意度一直是我們制定策略的前提條件?!贝祩フf,我們會對開發的功能進行多次的總結討論,使得用戶的體驗效果達到最佳。同時,功能開發后必須要搭載實車進行常規道路測試以及高溫、高寒、高原等極端環境測試,數千條的測試項目,經過多輪的測試,所有項目驗證通過后,功能才具備量產車輛搭載的條件。

    作為最早布局新能源汽車研發生產的整車企業,北汽新能源一直專注新能源領域核心技術,持續加大研發投入,在動力電池比能量、使用壽命、低溫性能以及三電系統的安全可靠、成本降低等方面,實現突破。與此同時,北汽新能源還構建了完整的面向未來的新能源新一代整車研發體系,持續打造領先行業的高性能產品,為用戶解決問題,推動行業發展貢獻北汽方案。


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