中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2016年是“十三五”開(kāi)局之年，國(guó)家繼續(xù)不遺余力支持新能源汽車。2016年初，李克強(qiáng)總理在國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議上指出，支持新能源汽車，把動(dòng)力電池放在首位。動(dòng)力電池的地位可見(jiàn)一斑。如今，新能源汽車在全國(guó)遍地開(kāi)花，足跡已至遙遠(yuǎn)的西藏、新疆、海南等邊遠(yuǎn)地區(qū)。然而，我國(guó)幅員遼闊，地理環(huán)境、氣候條件相差巨大，新能源車在極寒酷熱的天氣里能否正常行駛呢?這對(duì)核心零部件動(dòng)力電池來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的考驗(yàn)。
在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，極寒高溫天氣會(huì)經(jīng)常遇到，這也讓動(dòng)力電池的熱管理系統(tǒng)顯得極為重要乃至成為區(qū)別新能源車性能優(yōu)劣的關(guān)鍵。電池?zé)峁芾硎墙⒃诓牧蠈W(xué)、電化學(xué)、傳熱學(xué)、分子動(dòng)力學(xué)等多學(xué)科多領(lǐng)域基礎(chǔ)之上，為解決電池在溫度過(guò)高或過(guò)低情況下工作而引起熱散逸或熱失控問(wèn)題，以提升電池整體性能的技術(shù)。
針對(duì)動(dòng)力電池遇冷遇熱問(wèn)題，國(guó)內(nèi)知名電池廠家寧德時(shí)代新能源(簡(jiǎn)稱“CATL”)是怎么做的呢?中國(guó)客車網(wǎng)為此采訪了CATL產(chǎn)品開(kāi)發(fā)總監(jiān)胡建國(guó)和研發(fā)中心的尤若波博士。
CATL做好電池?zé)峁芾?，冷熱全不?/strong>
CATL研發(fā)中心的尤博士告訴我們，CATL在客車系統(tǒng)配備有電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，包括冷卻模塊和加熱模塊。當(dāng)電池系統(tǒng)的溫度超過(guò)高溫閾值時(shí)會(huì)啟動(dòng)冷卻模塊對(duì)電池進(jìn)行降溫，當(dāng)電池系統(tǒng)的溫度低于低溫閾值時(shí)會(huì)啟動(dòng)加熱模塊對(duì)電池升溫，以確保電池總在舒適的溫度下運(yùn)行，保證電池的使用壽命。
冬天“趴窩”是純電動(dòng)車很頭疼的一個(gè)問(wèn)題，長(zhǎng)期低溫行駛更是會(huì)影響電池壽命。為此，CATL對(duì)電池系統(tǒng)的低溫充放電性能進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究，積累了很多對(duì)應(yīng)不同類型電芯的測(cè)試和模擬數(shù)據(jù)。尤博士介紹說(shuō)，對(duì)于如何提高低溫下的續(xù)航里程問(wèn)題可以從兩個(gè)方面入手：1.從電池材料和設(shè)計(jì)角度，提升電池低溫充放電性能;2.從電池系統(tǒng)的角度，通過(guò)有效熱管理系統(tǒng)快速將電池從低溫加熱到電池正常運(yùn)行的最佳工作溫度范圍。
耐得住嚴(yán)寒，經(jīng)得起火煉
受得住極寒才是“真金”。2016年3月搭載CATL動(dòng)力電池系統(tǒng)的純電動(dòng)客車駛?cè)胫袊?guó)極北之地——漠河，開(kāi)展了為期1個(gè)月的純電動(dòng)車極寒測(cè)試。漠河三月氣溫，最低可到零下40度，平均氣溫在零下20度，測(cè)試條件極為嚴(yán)苛。截至目前，在漠河進(jìn)行測(cè)試的純電動(dòng)客車運(yùn)行平穩(wěn)，各項(xiàng)參數(shù)正常，CATL品質(zhì)得到見(jiàn)證。
真金不僅要耐住嚴(yán)寒，還要經(jīng)得起“火煉”。超過(guò)正常范圍的低溫高溫對(duì)電池的損傷都是不可逆轉(zhuǎn)的。據(jù)CATL介紹，在電芯設(shè)計(jì)上，CATL通過(guò)選擇耐高溫或耐低溫的電芯材料，以提高電池在高溫或低溫下的循環(huán)壽命。從電芯制造角度，通過(guò)提高電芯性能一致性也可以有效提供電池系統(tǒng)的整體使用壽命。
CATL的足跡已至全年高溫的海南三亞。在那里，一批搭載CATL動(dòng)力電池的旅游觀光車從2013年底投入運(yùn)行，至今在高溫狀態(tài)下運(yùn)行良好，各項(xiàng)數(shù)據(jù)正常。截止目前，純電動(dòng)觀光車已累計(jì)運(yùn)營(yíng)12000公里。
獨(dú)門武功：電池包液冷熱管理系統(tǒng)
為解決嚴(yán)酷環(huán)境和惡劣運(yùn)行工況對(duì)電池?zé)峁芾硖岢龅奶魬?zhàn)，CATL獨(dú)立設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了電池包液冷熱管理系統(tǒng)，這種熱管理系統(tǒng)具備有換熱效率高，質(zhì)量輕，可靠性好，溫度控制能力強(qiáng)等特點(diǎn)。
CATL采用設(shè)計(jì)，仿真和測(cè)試手段相結(jié)合開(kāi)發(fā)電池?zé)峁芾硐到y(tǒng),包括硬件和軟件開(kāi)發(fā)。硬件設(shè)計(jì)方面，整車?yán)鋮s機(jī)組和電池包熱管理系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)，達(dá)到綜合性能優(yōu)化。在高溫環(huán)境下CATL電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)利用冷卻液進(jìn)入電池箱體內(nèi)通過(guò)專門設(shè)計(jì)的高效換熱器實(shí)現(xiàn)迅速給電池模塊冷卻的目的。在低溫環(huán)境下時(shí),該熱管理系統(tǒng)使用加熱器對(duì)冷卻液進(jìn)行加熱,從而使電池溫度迅速達(dá)到目標(biāo)工作溫度區(qū)間。
軟件設(shè)計(jì)上，電池溫度控制策略被集成到CATL的電池管理系統(tǒng)(BMS)中，全面考慮各種正常和異常使用場(chǎng)景，確?？刂平Y(jié)果的快速性，精確性和魯棒性(系統(tǒng)的健壯性)。惡劣工況條件下系統(tǒng)測(cè)試表明，電池溫度可控制在25~40度左右的最佳工作溫度區(qū)間內(nèi)。
同時(shí)CATL開(kāi)發(fā)了有隔熱特性的復(fù)合材料箱體,與電池包液冷熱管理系統(tǒng)完美組合,減少了電池包對(duì)外界環(huán)境的依賴,實(shí)現(xiàn)”冬暖夏涼”的效果,這大大提高了用戶的使用體驗(yàn)。
最后，CATL產(chǎn)品開(kāi)發(fā)總監(jiān)胡建國(guó)對(duì)客車網(wǎng)說(shuō)，對(duì)于電池系統(tǒng)的應(yīng)用，很多人有一種誤解，認(rèn)為只要電芯優(yōu)化設(shè)計(jì)，擁有寬溫度范圍就可以適應(yīng)不同應(yīng)用環(huán)境，不必花成本去做熱管理。其實(shí)，好的熱管理，不僅能擴(kuò)展電池系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，而且能保持系統(tǒng)中各單體電池之間的溫度均勻性。溫度均勻性對(duì)維持電池的長(zhǎng)期一致性至關(guān)重要，而維持電池一致性對(duì)延長(zhǎng)使用壽命具有決定性作用。
在激烈的中日韓電池“三國(guó)殺”中，CATL一直保有一席之地，甚至以超高安全性做世界最安全電池的理念“獨(dú)步武林”。如今，搭載CATL電池的新能源汽車不僅無(wú)憂行駛在我國(guó)的最冷地區(qū)，更在酷暑地區(qū)無(wú)懼馳騁。
