低溫狀態(tài)下，動(dòng)力電池活性降低，電池容量和性能衰減嚴(yán)重且不可逆。最直接的表現(xiàn)是，新能源汽車(chē)?yán)m(xù)航里程嚴(yán)重縮水，動(dòng)力變?nèi)酢?/p>

有關(guān)數(shù)據(jù)表明，在保持-7℃車(chē)外溫度和20——22℃車(chē)內(nèi)溫度的情況下，國(guó)內(nèi)一些知名企業(yè)的新能源汽車(chē)實(shí)測(cè)續(xù)航還不到標(biāo)稱(chēng)一半。

國(guó)外的像寶馬i3s的續(xù)航里程縮水也超20%。還有實(shí)驗(yàn)顯示，溫度低于0℃，電池內(nèi)阻大幅增加，降到-20℃，自放電現(xiàn)象最嚴(yán)重。

然而由于電池本身無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)，工作溫度區(qū)間得到提升。因此目前主流解決方式是給電池預(yù)熱。

這一方面要求電池組預(yù)熱精準(zhǔn)，即要消除低溫引起的負(fù)面效應(yīng)，又要讓電池盡快從低溫回暖到25-35度的“舒適溫度”。

另一方面要精確掌握電池組內(nèi)部或外部產(chǎn)熱過(guò)程，減少預(yù)熱時(shí)熱量損失，能充分節(jié)能，降低能耗。

具體實(shí)施方式，最常見(jiàn)的是通過(guò)連接充電樁或使用電池內(nèi)部電量，利用加熱裝置給電池冷卻液加熱，進(jìn)而流經(jīng)電池內(nèi)部液體管路，通過(guò)類(lèi)似“隔水燉”方式對(duì)電池進(jìn)行保溫或加熱。

其中針對(duì)三元和磷酸鐵鋰電池的加熱方式有差別。據(jù)高工鋰電了解，三元電池抗低溫性好，能量密度高，一般是采用BMS熱管理，進(jìn)行冷卻液循環(huán)加熱。

磷酸鐵鋰電池，其能量密度不高，抗低溫性差，對(duì)熱的敏感性差，一般采用沒(méi)有冷卻液的高壓PTC加熱，降低成本。

值得一提的是，在電池加熱技術(shù)突破方面，典型代表企業(yè)有特斯拉和寧德時(shí)代。

特斯拉：循環(huán)加熱

特斯拉針對(duì)動(dòng)力電池低溫，其Model3設(shè)計(jì)思路是利用電驅(qū)系統(tǒng)的廢熱，像傳統(tǒng)燃油車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)余熱給乘員艙供暖一樣，使其即用于車(chē)輛驅(qū)動(dòng)，又用于產(chǎn)生額外的熱量加熱電池。

具體實(shí)施上，是采用一種傾向于傳統(tǒng)車(chē)方案—電動(dòng)車(chē)上有一個(gè)可以起到電熱絲作用的零件，如圖1所示為電機(jī)線圈繞組。

圖1電機(jī)線繞圈組

圖2壓力泵循環(huán)水加熱

對(duì)電池加熱，是利用壓力泵開(kāi)關(guān)循環(huán)水加熱。通過(guò)把電池冷卻回路和電機(jī)回路串聯(lián)起來(lái)。其中控制閥很關(guān)鍵，改變冷卻液的流動(dòng)路徑。

圖3加熱模式

在如圖3所示的加熱模式下，電池內(nèi)部的低溫冷卻液進(jìn)入驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行熱交換。然后變成高溫冷卻液，再穿過(guò)水泵及冷卻設(shè)備后（此時(shí)冷卻設(shè)備不工作），進(jìn)入電池包對(duì)電池進(jìn)行加熱。

一般而言，電機(jī)驅(qū)動(dòng)效率基本在90%以上，產(chǎn)生的10%熱量并不足以用來(lái)為座艙和電池進(jìn)行加熱。然而特斯拉的電機(jī)控制軟件，能降低電機(jī)效率，以產(chǎn)生更多的熱量來(lái)給電池加熱。

更厲害的一點(diǎn)是，電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率可以根據(jù)駕駛員需求實(shí)時(shí)變化，發(fā)熱功率也能根據(jù)座艙，空調(diào)，電池溫度實(shí)時(shí)調(diào)整。

特斯拉這項(xiàng)加熱模式，好處主要有兩方面。

一方面充分利用電機(jī)余熱，能量利用率高。使用場(chǎng)景上，可以在低溫環(huán)境中提前對(duì)電池預(yù)熱，在到達(dá)快充樁時(shí)，可以獲得最大的充電功率。

另一方面，輸出功率大，加熱效果好。特斯拉Model3的電機(jī)本身可承受溫升功率7-8kW，短時(shí)間內(nèi)對(duì)電池加熱的升溫效果好。

指標(biāo)上，10km/h車(chē)速時(shí)后軸電機(jī)效率低至25%，20km/h車(chē)速時(shí)低至40%，電池溫升速率可達(dá)1℃/min。

寧德時(shí)代：低溫速熱

寧德時(shí)代針對(duì)電池低溫問(wèn)題，解決上主要從BMS電池?zé)峁芾砗碗姵乇旧碇郑Ч鐖D4所示。

一方面通過(guò)BMS電池管理系統(tǒng)識(shí)別電池狀態(tài)，擬定速熱控制策略，能夠使電池溫度在15分鐘內(nèi)從-20℃提升到10℃，充電能力提高5倍，放電能力提高7倍，延長(zhǎng)電池壽命。

另一方面運(yùn)用電池本身低溫沒(méi)放出來(lái)的能量自我加熱，大概用7%左右的能量可以把電池從-20度加熱到+20度。加熱后，冬天的續(xù)航比夏天差7%-10%左右。

圖4加熱技術(shù)

另外電池快充時(shí)，寧德時(shí)代還能讓BMS軟件系統(tǒng)檢測(cè)電池充電狀態(tài)，利用充電時(shí)電池產(chǎn)生的溫度幫助電池回溫。換句話說(shuō)，能做到邊充電邊加溫。

具體做法是讓電池在充電初期就產(chǎn)生熱量，幫助電池回溫。在常溫或夏季狀態(tài)下，這功能會(huì)自動(dòng)停止。

目前在實(shí)驗(yàn)室，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)每分鐘升高2℃，同時(shí)電池溫差不超過(guò)4℃。等這項(xiàng)功能正式量產(chǎn)裝車(chē)后，采用寧德時(shí)代的技術(shù)，在冬天就不再怕寒冷，邊充電邊升溫，隨時(shí)可以滿(mǎn)電出發(fā)。

當(dāng)然，寧德時(shí)代還從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、電芯制造、系統(tǒng)集成、BMS管理、售后服務(wù)、報(bào)廢回收等建立完整的安全保障體系，全方位保障動(dòng)力電池安全。

值得一提的是，寧德時(shí)代最近推出的新一代能量型電池包，具有超強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性，能夠提升整車(chē)的安全性和可靠性，保障車(chē)輛在多種復(fù)雜環(huán)境下的良好運(yùn)行。

該電池包在高寒環(huán)境下，由于使用了加熱膜，即使在-20℃環(huán)境下，電池容量保持率仍可高達(dá)90%。可實(shí)現(xiàn)0.5℃/min的低溫升溫速率，確保電池系統(tǒng)在合適工作溫度區(qū)間內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，減少電池衰減，有效提升系統(tǒng)壽命。