电动汽车也抗冻?北汽新能源带来用车新体验
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发布时间：2022-05-03 12:19
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时间：2022-06-19 23:18
易车讯 12月23日，北汽新能源在三里屯ARCFOX Space体验中心举办了一场“冬季续航到底去哪里了”的技术沟通活动，深入探讨新能源汽车行业动力电池及低温续航等相关技术发展。
当下正值寒冬时节，低温下电池性能为什么会衰减？低温续航难题如何破解？电池安全如何保障？围绕冬季续航和冬季用车等用户关注的问题，北汽新能源工程研究院副院长代康伟携三电团队与行业媒体和专家学者展开交流，给出企业的技术解决方案。
低温冷启黑科技 电动汽车也抗冻
冬季新能源车电池有衰减，导致续航里程打折扣，这已为当下大多数新能源车主了解。低温下电池容量为什么衰减？系统可用电量为什么减少？“这与动力电池的工作原理紧密相关”，代康伟解释道，从技术的角度来说，动力电池是通过锂离子在电解液中转移和正负极中嵌入、脱嵌来实现充放电。低温状态下，电池正负极材料活性和内部电解液导电能力下降，内阻增大，工作电流就变小，对外表现为动力电池可用容量的衰减，也是续航里程打折扣原因之一。
那么，低温电池衰减如何改善？行业内普遍的做法就是通过PTC加热系统（正温度系数很大的元器件）给电池加热，让其处于正常的工作状态，最大发挥电池充放电效率。通俗来讲，车端通过PTC加热系统来对冷却液进行加热，加热后的冷却液流入电池热管理流道，就像地暖一样对电池进行升温加热。
然而，“地暖”升温速度还不够快。为了提升加热速率，减少用户等待时间，北汽除了PTC加热方式外，还在研究两项黑科技。
一是超低温冷启动。据介绍，这项技术原理是利用低温下电芯内阻增大的特性，通过高频大电流脉冲充/放电实现快速加热效果。与传统PTC加热方式比，由于电芯内自发热，这项技术温度一致性更好。简单理解，就是动力电池在低温状态下大部分能量被封存，通过北汽新能源电池速加热技术，利用少部分能量便可以快速及稳定的提升电池温度。
二是全气候电池。该技术通过给电芯间镍片通电生热的方式，快速向电芯传热使其升温。今年1月，北汽新能源在黑龙江成功进行了低温测试，电池温度从-18℃到18℃仅用了300秒左右，这一核心关键技术方面处于世界领先水平，为新能源汽车突破严寒禁区奠定坚实的技术基础。
热泵取暖降能耗 实力提升低温续航
冬季除了要确保电池的性能稳定，还需要针对冬季行车中的应用场景——暖风加热耗电大的痛点——提出新的解决方案，以提升整体的续航里程。
“低温里程的提升方法，浓缩两个词就是‘开源’‘节流’，而通过热泵技术提高采暖系统的效率，让1kW电功率能够达到1.5kW甚至2kW的热量，这就是开源的方式。”代康伟所说的热泵空调在家用空调领域已经很成熟了，各大品牌节能的冷暖一体机，大部分都是常见的空气源热泵空调。热泵简单描述就是高温制冷空调回路倒过来用，冬天我们制造环境温度更冷的冷媒去吸收环境的热量，然后再把这部分从环境中吸收的热量搬运进乘员舱，这就是热泵系统，类似可以将低处的水，泵到高处的“水泵”。还是以αT车主的空调功率来计算，热泵通过搬运环境的热量，使得采暖系统效率达到1.3-2.0，节省了30%-50%的空调功耗，相当于里程相比之前多跑5%-10%。
代康伟介绍，常规的热泵系统有一定环境温度的局限性，一般只能适应-10℃以上且效率会随温度降低而降低。而目前比较前沿的技术是CO2热泵，它能做到零下30℃依然可以工作，并且采暖效率比现在高30%以上，续驶里程可以提升15%。目前北汽新能源正在做这方面的技术储备，已经开展了实车测试，并取得了成功。同时，北汽新能源还研发出了一套极寒技术群，包含驻车保温、远程充电保温、电池速加热、矩阵闪充、低温行车能量自适应、能量智能回收、超低温热泵空调系统等，提高低温下的整车续航里程和充放电能力。
创新干湿分离热管理技术 多重防护守安全
在改善低温性能的同时，如何保障使用安全？北汽新能源的做法是优质的电芯+高效的电池包成组效率+干湿分离热管理技术。
北汽新能源采用的是全球最安全的SK三元锂离子电池，从设计开发、生产制造、集成应用、安全预警等环节都严格控制产品安全，实现最大限度保障用户的用车安全。
代康伟介绍道，“碰撞安全上，我们从整车到电芯做了多重防护设计，电池系统不再是挂在车身上的一个系统，而是车身刚度、强度的一个支撑部分”。另外，通过电池箱体边框型材形状优化设计，形成了大量吸能区，可以有效吸收碰撞动能，避免内部零部件变形和相对位移，保障系统安全。
针对电池安全问题，北汽新能源还创新性的研发出第4代IBTC电池热管理技术——干湿分离热管理技术。具体来说，就是将液冷系统集流管布置在边框型材腔内，额外增加一层密封。即使发生非常严重的碰撞，使液冷系统受损漏液，因为模组和液冷系统分仓设计，又有双层密封，可以避免冷却液泄露引发的绝缘失效问题。
不仅如此，北汽新能源所设计的电池系统还具备防水、防尘、防火等技术优势。电池包同时满足IP68和IP69K级别的防尘放水技术标准，可防高压喷水；电池包设计还满足国标和欧标双重标准，内部布置防火结构，充分保障驾乘者的出行安全。
“用户的使用满意度一直是我们制定策略的前提条件。”代康伟说，我们会对开发的功能进行多次的总结讨论，使得用户的体验效果达到最佳。同时，功能开发后必须要搭载实车进行常规道路测试以及高温、高寒、高原等极端环境测试，数千条的测试项目，经过多轮的测试，所有项目验证通过后，功能才具备量产车辆搭载的条件。
作为最早布局新能源汽车研发生产的整车企业，北汽新能源一直专注新能源领域核心技术，持续加大研发投入，在动力电池比能量、使用寿命、低温性能以及三电系统的安全可靠、成本降低等方面，实现突破。与此同时，北汽新能源还构建了完整的面向未来的新能源新一代整车研发体系，持续打造领先行业的高性能产品，为用户解决问题，推动行业发展贡献北汽方案。
