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深入动力电池内“芯” 探秘CATL电池热管理

  本站   2018-04-08 次浏览

2016年是“十三五”开局之年,国家继续不遗余力支持新能源汽车。2016年初,李克强总理在国务院常务会议上指出,支持新能源汽车,把动力电池放在首位。动力电池的地位可见一斑。如今,新能源汽车在全国遍地开花,足迹已至遥远的西藏、新疆、海南等边远地区。然而,我国幅员辽阔,地理环境、气候条件相差巨大,新能源车在极寒酷热的天气里能否正常行驶呢?这对核心零部件动力电池来说是一个巨大的考验。

在实际运营中,极寒高温天气会经常遇到,这也让动力电池的热管理系统显得极为重要乃至成为区别新能源车性能优劣的关键。电池热管理是建立在材料学、电化学、传热学、分子动力学等多学科多领域基础之上,为解决电池在温度过高或过低情况下工作而引起热散逸或热失控问题,以提升电池整体性能的技术。

针对动力电池遇冷遇热问题,国内知名电池厂家宁德时代新能源(简称“CATL”)是怎么做的呢?中国客车网为此采访了CATL研发中心的尤若波博士。

CATL做好电池热管理,冷热全不怕

尤博士告诉我们,CATL在客车系统配备有电池热管理系统,包括冷却模块和加热模块。当电池系统的温度超过高温阈值时会启动冷却模块对电池进行降温,当电池系统的温度低于低温阈值时会启动加热模块对电池升温,以确保电池总在舒适的温度下运行,保证电池的使用寿命。


冬天“趴窝”是纯电动车很头疼的一个问题,长期低温行驶更是会影响电池寿命。为此,CATL对电池系统的低温充放电性能进行了长期的研究,积累了很多对应不同类型电芯的测试和模拟数据。尤博士介绍说,对于如何提高低温下的续航里程问题可以从两个方面入手:1.从电池材料和设计角度,提升电池低温充放电性能;2.从电池系统的角度,通过有效热管理系统快速将电池从低温加热到电池正常运行的最佳工作温度范围。

耐得住严寒,经得起火炼

受得住极寒才是“真金”。2016年3月搭载CATL动力电池系统的大金龙纯电动客车驶入中国极北之地——漠河,开展了为期1个月的纯电动车极寒测试。金龙客车工程研究院负责人介绍,能否成功挑战极寒,动力电池起着最重要作用!漠河三月气温,最低可到零下40度,平均气温在零下20度。不仅如此,金龙选取了最大坡度5.2%,长约7公里的测试路线,条件极为严苛。截至目前,金龙纯电动客车在漠河运行平稳,各项参数正常,CATL品质得到见证。

真金不仅要耐住严寒,还要经得起“火炼”。超过正常范围的低温高温对电池的损伤都是不可逆转的。据CATL介绍,在电芯设计上,CATL通过选择耐高温或耐低温的电芯材料,以提高电池在高温或低温下的循环寿命。从电芯制造角度,通过提高电芯性能一致性也可以有效提供电池系统的整体使用寿命。

CATL的足迹已至全年高温的海南三亚。在那里,一批搭载CATL动力电池的旅游观光车从2013年底投入运行,至今在高温状态下运行良好,各项数据正常。截止目前,纯电动观光车已累计运营12000公里。

独门武功:电池包液冷热管理系统

为解决严酷环境和恶劣运行工况对电池热管理提出的挑战,CATL独立设计开发了电池包液冷热管理系统,这种热管理系统具备有换热效率高,质量轻,可靠性好,温度控制能力强等特点。

CATL采用设计,仿真和测试手段相结合开发电池热管理系统,包括硬件和软件开发。硬件设计方面,整车冷却机组和电池包热管理系统一体化设计,达到综合性能优化。在高温环境下CATL电池热管理系统利用冷却液进入电池箱体内通过专门设计的高效换热器实现迅速给电池模块冷却的目的。在低温环境下时,该热管理系统使用加热器对冷却液进行加热,从而使电池温度迅速达到目标工作温度区间。

软件设计上,电池温度控制策略被集成到CATL的电池管理系统(BMS)中,全面考虑各种正常和异常使用场景,确保控制结果的快速性,精确性和鲁棒性(系统的健壮性)。恶劣工况条件下系统测试表明,电池温度可控制在25~40度左右的最佳工作温度区间内。

同时CATL开发了有隔热特性的复合材料箱体,与电池包液冷热管理系统完美组合,减少了电池包对外界环境的依赖,实现”冬暖夏凉”的效果,这大大提高了用户的使用体验。

在激烈的中日韩电池“三国杀”中,CATL一直保有一席之地,甚至以超高安全性做世界最安全电池的理念“独步武林”。如今,搭载CATL电池的新能源汽车不仅无忧行驶在我国的最冷地区,更在酷暑地区无惧驰骋。

“好产品会说话”,实力的积累,品质的验证,CATL造好“芯”,演绎精彩之旅,值得期待。


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