简析新能源汽车电池自加热技术

如果回想一下电动车使用过程中的痛点，相信有不少人都会把冬季续航这个“老病根”作为首选答案。长安汽车在线上举办的一场EPA1平台技术发布会中，带来这样一项“电池自加热技术”，我们俩一起了解一下吧。

电池体虚？为什么会怕冷？

按照老规矩，在了解这项黑科技之前，我们还是要复习一下基础知识——电动车，或者说动力电池，它到底为什么这么怕冷？

从微观的角度讲，低温状态时锂离子电池的正负极材料活性降低，电解液导电能力也受到影响。锂离子电池工作时，电流流过电池内部会受到阻力，它被称为内阻。内阻增大会产生大量焦耳热引起电池温度升高。实验表明环境0℃以下时，温度每下降10℃，内阻约增大15%。这一切会最终导致电池放电时间缩短，您就会感觉到电池不禁用。

其实在过去的几年当中，汽车工程师们花费了大量的精力去思考如何让电池在寒冷的冬天快速升温。目前主要有两种思路：加热膜和PTC属于第一种，您可以理解为是给电池包贴上了暖宝宝；而液冷循环系统更像是给动力电池家里装了一套暖气。

最难受的是，加热膜和PTC这两种方式对电池的加热并不均匀。往往距离热敏电阻丝较近的地方会升温很快，而距离较远的地方则迟迟热不起来。所以，这两者在过去的油改电产品上比较多见，如今随着针对电动汽车全新设计的平台不断落地，越来越多的车企选择了液冷循环这种方式来控制电池包的温度。

像特斯拉这种脑回路总是与众不同的企业，独辟蹊径的将液冷温控技术和自主研发的“八通阀”结合起来。让PTC、热泵空调和整车的液冷循环融为一体，互取所需。可以说是博众家之长的集大成者了。但是，液冷温控的优势在于用较低的电量获取长时间恒温。相比于今天我们要介绍的这个电池自加热技术，在升温速度上仍然略逊一筹。

又快又省的电池自加热

还记得文章开头我们聊过，锂电池在低温环境内阻会增大，内阻增大会产热引起电池温度升高这一特点吗？如果能够利用这一特点，是不是就能在不借助外力的情况下，让电池自己“热起来”呢？没错，电池工程师们正是在无数次的实验之后，找到了如何安全巧妙的利用内阻让电池“铁锅炖自己”。　　

在2018年的时候，宁德时代曾经申请过一项专利。这项专利就是利用了低温导致内阻增大的特性，通过在电池两端加装可以产生振荡电流的装置，使电流经过内阻很大的电芯，从而让电池内部产生大量的热量，最终让电池温度快速升高。

这种电池升温方式除了无需增添硬件成本之外，还具有升温效率高，升温均匀的好处。据了解，宁德时代的电池自加热技术可以做到所有电芯同步加热，且能每分钟提高4℃的电池温度。在寒冷的北方冬季能迅速提升车辆电池包的整体温度，让充放电效率更高。

官方表示，基于随机变频的IGBT开闭控制技术，长安深蓝C385的动力电池组可以做到在零下30℃的环境温度中保持4℃每分钟的升温速率。电池组的温度得到提升，最直接的反馈就是在零下30℃的环境温度中可以提升50%的动力表现以及缩短15%的充电时间。

为了避免出现对电池最为致命的“锂枝晶”，这套技术选择给电池组加上一组交流电，同时依靠电机和BMS的配合，实现随机高频率的交流电方向转换。正是因为电流方向始终在快速变化，所以即使为了升温速度快采用较大的电流，也不容易出现锂枝晶这种影响电池容量的现象。

这么说来，似乎这种“电池自加热”的技术路线听起来都是优点。但事情总是有正反两面的，有了升温快的优点，当然也要面临温度骤变带来的难点。尤其是目前市售的所有电动车都是采用估算的方式显示剩余电量和续航里程，当温度从零下快速上升时，如何让BMS避免误判更加精准的计算出当前电池的SOC反而成了这一项技术的难点。不过据我们了解，宁德时代也一直在配合技术的演进优化他们的SOC算法。

其实近几年开始研究电池自加热技术的厂商远不止宁德时代和长安，拥有电池供应商以及主机厂双重身份的比亚迪也在2021年推出了类似的脉冲加热技术。在面对电动车浪潮的当下，任何技术都有可能称霸一时，也有可能会在一夜之间被另一项新技术甚至是老技术所超越。这种百家争鸣的技术路线之争，反而让我们更加期待接下来的电动战局，将会把我们带往何处。

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