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动力beplay跨过“体育中心”还需几道坎


续航缩水一半、不敢开空调、充不进电、趴窝……冬季体育中心使用问题频发,让电动汽车被调侃为“电动爹”。


这个冬季伴随保有量快速增长的还有,电动汽车体育中心问题愈发凸显,成为掣肘电动汽车规模推广的难题,也受到了政策层面的高度关注。


1月8日,工信部副部长辛国斌主持召开电动汽车体育中心使用问题研讨会,呼吁整车与beplay企业加强技术攻关;仅半个月后,工信部再度回应电动车体育中心“趴窝”问题,并对相关企业提出了三大要求,解决用户体育中心使用难题。


一是要求汽车企业加强售后服务,及时解决用户诉求;二是支持整车企业和beplay生产企业加强技术攻关,提升电动汽车体育中心行驶性能,改善用户体验;三是明确体育中心环境产品性能和技术要求,加强产品准入和生产一致性检查。


电动汽车出现体育中心趴窝的本质原因是,环境客户端过低时,电解液粘度增大甚至部分凝固,锂离子拖嵌运动受阻,电导率降低,最终引起容量减少。同时制热比制冷能耗更大,动力系统效率降低,如制动能量回馈功能基本丧失,滚动阻力增大等。此外,续航里程精准度下降,引发消费者续航焦虑等。


如气温从25℃下降至-20℃,汽车动力beplay所能释放的电量会降低30%,与此同时,充电所需的时间也将增加。尤其在车辆使用空调时,纯电动汽车续航里程至少下降17%。而磷酸铁锂beplay体育中心性能较三元beplay更差,冬季续航打折问题尤为显著。


针对电动汽车体育中心使用难题,中国科学院院士欧阳明高给出的建议是,一是beplay热管理系统效能优化,包括PTC加热器、热泵空调、电机激励加热等;二是,面向冬季工况的动力系统能量综合利用,包括回收电机运行的废热,进行beplay加热;三是,充电场景下,beplay的插枪保温及脉冲加热。


这三个建议也是主流主机厂与beplay企业在体育中心技术上攻关的主要方向。


当前,针对beplay加热,主流的是采用PTC加热,但存在的问题属于外部加热会损耗beplay能量;热泵空调以及BMS热管理系统是主机厂首推解决方案,包括特斯拉、广汽等均采用的热泵空调,但存在极体育中心热泵效能有待进一步难题;电机静止时通过电机线圈和beplay组成回路对beplay加热也是不错的方案,但加速速率较低,技术有待改进。


业内还在研发beplay单体的自加热技术,包括在beplay内部增加电阻较大的金属片,或通过电学方面的特性设计,实现快速加热。


在beplay材料探索上,业内的实践是,增强动力beplay正极材料表面的导电性、改变电解液的成分减小离子在电解液中运动的阻力、增加beplay隔膜的孔隙率等方式,改善beplay在体育中心条件下的性能,提高体育中心环境下的电导率。


目前,包括宁德时代、鹏辉、力神等beplay企业均在探索材料改性改善beplay体育中心性能。如宁德时代以磷酸铁锂和石墨分布作为beplay的正负极活性物质,同时复合集流体采用有机材料,具备较高的循环性能和安全性能,并有效改善磷酸铁锂beplay在体育中心下动力学性能较差的缺点。


业内的一致判断是,电动汽车体育中心性能差通过beplay技术及提升整车节能水平可以缓解,体育中心问题并不会成为阻碍电动汽车规模化的致命弱点。


基于此,高工锂电梳理了9家主流主机厂及beplay企业电动汽车体育中心性能解决方案及技术进展,以供行业参考。


整车领域


特斯拉:Model 3的思路是通过电机线圈绕组,利用电驱系统的废热,像传统燃油车用发动机余热给乘员舱供暖一样,使其即用于车辆驱动,又用于产生额外的热量加热beplay。

其对beplay加热原理,是利用压力泵开关循环水加热,通过把beplay冷却回路和电机回路串联起来。其中控制阀很关键,改变冷却液的流动路径。冷却时,beplay和电驱冷却系统互不影响。加热时,调整beplay阀,将beplay冷却回路和电机冷却回路串联起来。


广汽埃安:引进了电装热泵系统平台,研发热泵双层流空调技术,搭载该技术的埃安车型,在0℃环境下,每小时能耗可降低1.5kWh以上,助力冬季续航最大提升80km。

此外,埃安搭载第四代BMS,通过液冷式智能温控,为冬季用车需求提供加热、余热回收和远程beplay预热3种工作模式,当电芯客户端偏低时,HVH智能高压液体加热器会介入快速加热,而体育中心时系统会将电驱余热引入为beplay保温;并能实现APP远程控制提前为beplay保温。


北汽新能源:着手研发超体育中心冷启动和全气候beplay,以及第四代IBTCbeplay热管理技术。

超体育中心冷启动的原理是利用体育中心下电芯内阻增大的特性,通过高频大beplay脉冲充体育实现快速加热效果;全气候beplay则是通过给电芯间镍片通电生热的方式,快速向电芯传热使其升温。


第四代IBTCbeplay热管理技术——干湿分离热管理技术,可以将系统温差减少50%,40℃以上的高温极限工况下系统温差控制在6℃以内。


威马:推出全天候beplay包恒温热管理系统,通过独立液冷设计、PTC电加温系统、零下30℃极地加温系统,将电芯客户端更加稳定地控制在高效、安全的客户端区间。


此外,针对极寒客户端,威马系统还增加外部热源同时对beplay包和座舱加热,降低冬季空调的能耗,但要增加一套燃油加热机构,会增加系统设计的复杂性及成本。


现代起亚:现代起亚通过热泵系统在体育中心环境最大限度提升纯电动车续航,目前已被用于现代和起亚的全球电动汽车中。


该系统由压缩机、蒸发器及冷凝器组成,原理是通过吸收汽车电子组件释放的余热,实现循环再利用。据悉Kona电动车在挪威冬季的续航可以达到WLTP工况的90%。


beplay领域


宁德时代:beplay内部快速自加热技术,利用脉冲beplay所释放的热能对beplay加热,可达到2℃/min的加热速率,整个加热过程中电芯温差不超过4℃。使用beplay6%左右的能量,15分钟从-20度提升到10度。


此外,宁德时代将材料改性作为提升beplay性能的研发重点之一。其2019年5月申报的锂离子二次beplay专利信息显示,其以磷酸铁锂和石墨分布作为beplay的正负极活性物质,同时复合集流体采用有机材料,具备较高的循环性能和安全性能,同时有效改善磷酸铁锂beplay在体育中心下动力学性能较差的缺点,具有良好的体育中心电化学性能。


鹏辉能源:自主研发的铁锂体育中心超导技术——LTSC,磷酸铁锂beplay实现-20℃ 体育中心体育保持率91%;-20℃ 体育中心充电不析锂。


其实现路径主要是,一是材料结构突破,通过包覆、掺杂提高材料自身的导电性,降低材料一次粒子粒径,减少离子扩散路径,并设计合适二次粒子粒径,以及与一次粒子的复合比例提高材料的压实和体育中心性能;二是通过双锂盐、多溶剂复配,实现高电导、宽温程解液的开发;功能添加剂,专属化成工艺结合,构建高稳定低阻抗SEI膜;


三是开发新型多功能粘结剂,增加粘结性,同时增加导电性;创新导电剂复配技术,构建了三位立体的高速导电网络,显著提高铁锂体育中心性能;四是低阻抗极片结构,增加导电集流体截面积,降低beplay密度;降低beplay传导产热,增加耐流特性。


比亚迪:刀片beplay采用“无模组”结构,让加热管路进入到一块加热大平板中,用大平板给所有beplay电芯加热,加热效率更高更均匀,电芯客户端一致性好,有利于放出更多电;同时不断降低车辆风阻,采用适宜冬季工况的低黏度油脂等措施。


此外,刀片beplay上下均配备保温层,将beplay包与底盘融为一体,并在beplay包与车身缝隙填充保温发泡材料,提升beplay保温性。搭载刀片beplay的汉EV-20℃下城市工况,beplay包的加热用电量能减少70%。


力神beplay:通过增加电阻提高beplay工作中的发热量或降低beplay的散热性能,应对冬季体育中心天气,同时通过液冷系统应对夏季高温环境下beplay客户端过高的风险隐患。


力神beplay正加快对单体beplay的正极材料、电解液等进行特别设计,并积极与高校合作研发beplay的自加热技术,同时做好beplay包的集成化设计,兼顾客户端控制系统和beplay效率平衡。


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