![]() 而自加熱是一種內加熱,包括一些文獻上研究三電極加熱(通俗講,就是在在電芯內嵌入一個金屬片,構成電芯正負極之外的第三極,然后通過控制電極開關來連通金屬片進行加熱),還有直流電加熱、交流電加熱,以及我們這里說的脈沖加熱,它們均是通過電芯自身的阻抗產熱,為自己加熱。 綜上可以看出,對電池的加熱,有兩個關鍵的問題:一是加熱所需要的能量來自哪里,動力電池本身或其他外部電源,凡是依靠外部電源,實際應用場景均十分受限;二是如何產生加熱所需要的熱能。 對于脈沖加熱來說,加熱的能量來自于電池本身(也可以來自于外部),但在低溫情況下,正是為了使電池達到比較高的溫度能正常工作才加熱的,現在怎么又先讓電池工作了,這就是脈沖自加熱的有趣之處。因為電芯在任何情況下工作都會產生熱量,這些熱量主要包括:一是內阻熱,即焦耳熱,它是電芯內部電化學反應所產生的熱量;二是反應熱,它是正負極材料反應所產生的熱量;第三是其他熱量。電芯在低溫下呈現很高的內阻,內阻熱遠大于其他兩種熱量,因此,脈沖加熱時的熱量主要來自于內阻熱。 有了能量源、有了產生熱能的內阻,接下來就是如何產生脈沖電路(流)了。你可以想象在包含電池包的回路中有一個開關,通過快速、不斷的開閉開閉這個關,就形成了一個脈沖電路。但依靠人來控制,顯然是不合理,也不持久,頻率也低了。那在整車上什么零件可以實現這個功能呢?電機電控是可以的。 電機電控本身就在電池閉合產的回路之中,當電池進行脈沖放電時,IGBT開關能夠控制電機中電感對電能進行存儲;隨后,利用電感中電流方向保持不變的特性,再通過IGBT開關控制電機中電感放電,對電池進行脈沖電。如此往返。這種周期性脈沖充/放電,讓電池的歐姆內阻產生熱量,進而實現對自身加熱。 在具體實現時,比亞迪有時會在電池包增加一個電池中線,將電池包(PACK)分成兩組P1和P2,則整個脈沖過程包括: ![]() (1)上橋臂導通,下橋臂斷開,P1 放電,電感充電進行儲能 ![]() (2)上橋臂斷開,下橋臂斷開,電感放電釋放能量,P2充電 ![]() (3)上橋臂斷開,下橋臂導通,P2 放電,電感充電進行儲能 ![]() 4)上橋臂斷開,下橋臂斷開,電感放電釋放能量,P1 充電 這個過程概括地說就是把電池包分為A、B兩組,利用A組放電然后給B組充電,緊接著B組又反過來放電給A組充電。這兩組電池相互高頻率淺充淺放,電池就能快速、均勻的升溫。以比亞迪N7為例,在零下30℃的條件下,脈沖自加熱使電池加熱速率比傳統方案提升了230%,測試顯示,采用這項技術后,電池滿充時間降低了30%。簡單來說,在電池溫度低至-20℃的條件下,電池包滿充時間縮短了35%,與常溫環境相比,滿充時間只增加了25分鐘。 除比亞迪外,長安深藍也有類似的技術,他們稱之為微核高頻脈沖加熱技術,加熱理和效果如下圖所示。 ![]() 根據深藍的闡述,微核高頻脈沖加熱技術的核心在于三個層面。 第一,其在產生電流脈沖的形式上是基于電驅激勵原理,利用電機定子的電感特性與IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)相互配合,讓續流回路實現電流的回饋,進而在電機控制器高壓輸入端形成脈沖電流波形; 第二,針對“析鋰”現象,其打破傳統直流電的流通方式,利用交流電流“正值-0-負值-0-正值”的周期性變化,為電池負極留出了處理Li+的時間和空間,不會有析鋰現象發生; 第三,其采用的IGBT可用于相對較高電流的應用場景,與電機、BMS電池管理系統配合工作,實現隨機高頻率的電流充放切換,不會有析鋰現象產生。 低溫除了(加熱)充電難外,還有外難題就是續航縮水嚴重,普遍在40-50%左右,這個當前似乎還沒有一個有效的解決方案,如果能夠在這個題上有突破,將會進一步增強電動汽車的競爭力。 |
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