探究如何解決動力電池冬季快速溫升問題

冬天又到了！北京去年的幾場嚴寒，讓眾多電動車主苦不堪言。每當寒潮來臨，車輛續(xù)航里程斷崖式下降。有的網(wǎng)友甚至調(diào)侃，每天開著“電動爹”上班，稍有伺候不周，脾氣說來就來。

寒冷天氣下，影響續(xù)航的首要原因，就是電池的活性下降。當然車內(nèi)的加熱器的耗電量也不小，但影響比較有限，即使1KW功率的加熱，一小時用電不過1KWH。對于數(shù)十KWH蓄電能力的電池，這不算太過。

電池活性的下降，集中表現(xiàn)在電池內(nèi)阻急劇升高。動力電池的電壓通常幾百伏，由數(shù)百個鋰電池或電池組串并聯(lián)而成，電池內(nèi)阻不可小覷。下面這種列表，就是一款典型的鋰電池內(nèi)阻隨溫度和電量的變化。從中可以看出，從常溫25℃和低溫-20℃，即使100%滿格電池，其內(nèi)阻相差12倍之多！

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相信有些北方的工程師朋友，在天寒地凍的冬天，有時手機溫度很低，如果用來拍照或打電話，電池可能很快就低電壓報警；但揣在胸口溫暖一下，又顯示能量滿滿。

電池內(nèi)阻高，為什么會嚴重影響續(xù)航里程呢？

最簡單的回答，就是電池在欠壓報警時，實際還有不少剩余電量，也就是電池有電，但放不出來。內(nèi)阻越高，剩余電量越多。我們來看下面這個實例。

我們用是德科技一臺APS電源配合BV9210電池模擬軟件，來模擬動力電池；用另外一臺APS電源模擬動態(tài)負載。軟件界面實時顯示電池全面信息：

? 電池電量SOC為30.6%

? 內(nèi)阻Ri = 81mΩ

? 開路電壓Voc =44.98V

? 電流I=13.39A

? 端電壓Vt =43.89V。

藍線：端電壓Vt

黃線：負載電流

模擬的電池模型，是通過APS對電池的測試，直接提取出來的。就特定的電池而言，電量Soc和電池開路電壓Voc一一對應。而當電池給外部電路供電時，由于電池內(nèi)阻Ri，端電壓Vt不但隨電量Soc變化，還隨負載電流變化。如果內(nèi)阻過大，就會導致電池在釋放大電流的時候，端電壓嚴重下降，電池過早出現(xiàn)低電壓報警，即使此時電池還有不少的剩余電量。在這個實例中，電池中還有30.6%的電量，電池已經(jīng)進入欠壓保護了

因此，如何為動力電池保溫，或者快速升溫，成為眾多電池或車企的競技場，方法也層出不窮。有點廠家甚至安裝了柴油加熱器！但面對高寒環(huán)境，柴油搞不好也會凍成冰碴子！

目前，一些領先的電池廠家已經(jīng)開始研究給動力電池注入高頻、大電流，以幫助電池迅速升溫。例如下表所示，給電芯注入500A，2000Hz的電流，可實現(xiàn)3℃/分鐘的溫升速率。

然而，由于動力電池自身是等效為高達106Fa的超級電容，注入電流幅度高達1000A，頻率2000Hz的電流談何容易？特別是在研發(fā)和驗證過程中，如何找到這樣的程控電源？

這次還是我們的APS電源登場，單機最大電流±800A，最高電壓2000V，并機功率600KW，憑借優(yōu)異的性能幾乎理想的輸出阻抗，成功的解決了上述難題。

編輯：jq