新能源汽车(电动车)动力电池的热管理和加热方式

从事新能源汽车销售多年,面对客户提出的各种疑虑和问题是家常便饭。例如,北方地区的客户经常担忧,冬季寒冷天气会导致车辆电池续航大幅下降。这一问题确实存在,且目前的技术还未能完全攻克。

今天偶然看到小鹏汽车分享的一篇关于电池加热技术的深入分析文章,觉得颇有启发,特来与大家分享(文章部分内容有所简化,如需更详尽的了解,请前往X乎平台查阅)。

电池热管理技术

理论上,电池的最佳工作温度为15-40℃。然而,实际使用场景中,汽车可能会面临从零下20℃到55℃的极端温差。为了解决这一问题,各种热管理技术应运而生,其核心目标在于实现以下三大功能:

散热:当温度过高时,电池容量会受到影响,同时热失控的风险也会增加。因此,在温度过高的情况下,需要进行有效的散热。

加热:在低温环境下,电池容量同样会衰减,并且此时充电可能导致内短路,从而增加热失控的风险。因此,在温度过低时,需要采取加热(或保温)措施。

温度一致性:为了确保电池性能的稳定,应尽可能减小电芯之间的温度差异。

低温环境对新能源汽车的影响尤为显著,不仅会降低电池的放电能力,进而影响续航里程,还可能对车辆的动力性能和能量回收系统产生不良影响。

新能源汽车(电动车)动力电池的热管理和加热方式-有驾

电池自然发热加热法:这种方法依赖于电池在充电和放电过程中产生的热量来提升自身温度。然而,由于加热效果较慢,现已逐渐被主流汽车制造商所弃用,仅在早期车型或低成本车辆中可见。

鼓风加热技术:通过外部空调吹送热风来控制电池包内部温度。这种方法需要精心设计电池包内的风道结构,但加热效果相对较慢,且设计不当可能导致局部温度过高。

电池包内加热设备法:这种技术主要依赖于加热元件和电路来实现加热。其中,加热元件是关键部件,常见的类型包括可变电阻加热元件(PTC)和恒定电阻加热元件(如金属加热丝组成的加热膜)。

PTC和加热膜通常具有较高的加热效果和速度。然而,它们也存在电池温度分布不均匀的问题,靠近加热源的电芯温度上升较快,而远离加热源的电芯则温度上升较慢。因此,对电池包内的散热结构也有一定要求。

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PTC因其使用安全、热转换效率高、升温迅速、无明火、自动恒温等特点而被广泛应用。尽管其成本相对较低,但在体积方面,PTC加热件相对较大,会占用电池系统内部较多的空间。

绝缘挠性电加热膜是另一种常见的加热方式,它可以根据电池包的形状进行弯曲,确保与电池紧密接触,实现高效热能传递。然而,与PTC相比,其安全性稍逊一筹。

液体循环加热技术:这种技术通过设计合理的散热水道,将热量均匀分布到电池包内部,从而实现电池温度的均匀上升。由于其出色的加热效果和散热分布均匀性,液冷电池包已成为主流选择。

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