“全天候電池”的秘密武器

　　低溫環(huán)境作為新能源汽車發(fā)展的全球性難題，歷來為行業(yè)所關注，2020年北京-張家口冬奧會上，國產(chǎn)電動汽車能不能像2008年北京奧運會上那樣精彩亮相，其核心關鍵就是如何攻克低溫技術(shù)。

　　在解決電動汽車動力電池低溫應用方面，過去的主要解決方案是采用外部加熱方式，但這種加熱系統(tǒng)能耗高、時間長、效率低、效果差。例如目前新能源汽車廣泛采用的電動空調(diào)加熱方式，一般是通過電阻絲(PTC)加熱，其制熱能效比很低，在加熱電池的同時，則不能滿足車內(nèi)乘坐溫暖舒適性要求。而在東北，公交客車上更普遍的做法是采用燃油加熱器(俗稱燃油小鍋爐)取暖，這種“土辦法”顯然不適合冬奧會的要求。

　　此外，北京冬奧會河北賽區(qū)地形主要為山區(qū)，進入冬季，道路坡度與冰雪路面等將導致車輛行駛工況十分復雜，現(xiàn)有的新能源車輛尚無法滿足冰雪覆蓋的低附著路面等復雜路況，這也對新能源汽車智能自主決策能力提出了較大挑戰(zhàn)。

　　根據(jù)北京市政府規(guī)劃，在科技部、北京市科協(xié)的支持下，北京理工大學、盟固利、和美國EC POWER公司等單位合作開發(fā)了超低溫區(qū)域帶自加熱技術(shù)的鋰離子動力電池系統(tǒng)產(chǎn)品并進行產(chǎn)業(yè)化量產(chǎn)，該電池系統(tǒng)可適用于更低的溫度，-30°時基于自加熱的方式在幾十秒內(nèi)使電池溫度上升到0 °以上，從而激活動力電池的正常應用，該技術(shù)通過物理方法解決電池低溫問題，適用于各種電池體系，徹底解決了電動汽車在冬季續(xù)駛里程急劇下降、無法啟動、衰減、安全隱患等諸多難題。

　　據(jù)孫逢春教授告訴客車網(wǎng)，這種“全天候電池”技術(shù)實際上是在現(xiàn)有的鋰電池中加入了一層金屬鎳鉑片，連通電源后，就可以使電池迅速加熱，而且這項技術(shù)不需要改變鋰電池的原有工藝和材料，兼容磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元鋰、鈦酸鋰等各種動力電池。

　　“全天候電池”的智能化應用

　　據(jù)電動車輛國家工程實驗室副主任、北京理工大學林程教授向客車網(wǎng)介紹，這項被媒體稱之為“全天候電池”的超低溫區(qū)域帶自加熱技術(shù)的鋰離子動力電池系統(tǒng)，是在現(xiàn)有電池上增加鎳鉑片技術(shù)，給電池一個最佳反應條件，用以提升動力和整車控制性能。具體在電動汽車應用當中，集中體現(xiàn)為以下四個特性：

　　1.不改變現(xiàn)有鋰電池的制造工藝和材料，只是通過新技術(shù)讓電池快速接通、加熱和斷開，有效提升電池動力性能和安全性，寬溫范圍達到零下45°。

　　2.在該技術(shù)的基礎上，開展低溫補氣增焓技術(shù)的應用研究，與PTC制熱相比，具有寬溫區(qū)、高能效、安全性好等特點，解決溫度受限及能效低的難題，可以滿足冬奧電動汽車低溫環(huán)境制熱的要求。

　　3.在該技術(shù)的基礎上，研發(fā)出智能網(wǎng)聯(lián)整車控制器(IVCU)和無動力中斷自動變速電驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)品，可以滿足低溫環(huán)境下整車系統(tǒng)的高效智能控制要。

　　4.在該技術(shù)的基礎上，研究低溫條件下，其他零部件的適應能力和性能。

　　也就是說，通過該項技術(shù)，基本解決了電動汽車在低溫環(huán)境下各項主要指標，比如電池、電機、電控、電空調(diào)以及其他主要零部件的核心技術(shù)難題，對電動汽車的發(fā)展具有里程碑的意義。

　　“全天候電池”的時間發(fā)展節(jié)點

　　據(jù)孫逢春介紹，在現(xiàn)有的鋰電池中加入了這層金屬鎳鉑片，連通電源后，零下30度的時候，二十幾秒時間就可以讓電池的溫度增到零度以上。當溫度升到零度以上，電池就可以非常好地工作，而且對電池的壽命沒有絲毫的影響。有了這個核心技術(shù)，說電動車再沒有禁區(qū)了。

　　而且孫逢春團隊針對這些核心關鍵零部件的研發(fā)，都是按照低溫零下45(攝氏度)這個標準來進行要求，確保冬奧會零下23度的時候不出問題。

　　客車網(wǎng)獲悉，目前從電池單體到電池系統(tǒng)到整車的系統(tǒng)集成，技術(shù)方面全部攻克，在2017年12月31日之前，由北理工、盟固利、清華大學、北汽福田客車、北汽新能源、宇通客車、華強空調(diào)聯(lián)合的組建 “全氣候動力電池在電動車輛的工程化應用”團隊將完成搭載全氣候電池和低溫增焓空調(diào)三類樣車，分別是福田12米大客車、北汽新能源乘用車、宇通高端商務車。預計至2020年共完成4種車型共11輛產(chǎn)品樣車的開發(fā)，并獲得產(chǎn)品公告并投入試驗示范應用。

　　此外，針對冬奧會期間使用的客車和乘用車，將由北京理工大學和理工華創(chuàng)協(xié)同整車企業(yè)在2018年春節(jié)前在漠河或內(nèi)蒙古完成低溫寒區(qū)樣車實驗，并在2019年-2020年完成全氣候新能源汽車產(chǎn)品定型和示范考核。

　　孫逢春教授表示，歡迎業(yè)內(nèi)更多的企業(yè)參與進來，與我們一起為中國電動汽車的事業(yè)而努力。

　　后記

　　隨著我國新能源汽車的快速發(fā)展，我們國家在核心技術(shù)方面取得了明顯進步，動力電池、關鍵材料的國產(chǎn)化進程快速提升，能量密度提升、成本顯著降低、安全性和工藝技術(shù)持續(xù)改進。但要實現(xiàn)彎道超車，保持全球技術(shù)領先，我們還需要不斷努力，而低溫技術(shù)的突破，就是我國電動汽車持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展能力的重要證明。

　　孫逢春及電動車輛國家工程實驗室介紹

　　孫逢春，原北京理工大學副校長兼研究生院院長、北京理工大學機械與車輛學院院長?，F(xiàn)電動車輛國家工程實驗室主任、北京市新能源汽車聯(lián)席會專家組首席專家。1999年度教育部“長江學者獎勵計劃”特聘教授，電動車輛國家工程實驗室主任，提出并構(gòu)建了我國電動商用車、充/換電站系統(tǒng)、清潔交通等系統(tǒng)技術(shù)體系，作為第一完成人獲國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎2項、國家科技進步獎二等獎1項、何梁何利獎1項及省部級獎多項。

　　早在上個世紀五十年代末，北京理工大學電動車輛工程技術(shù)中心就開始引進蘇聯(lián)制造的電傳動軍用車輛進行電傳動研究工作，從1992年開始參加原國防科工委組織的電動車輛研究開發(fā)工作。2008年由國家發(fā)改委授權(quán)，北理工電動車輛工程技術(shù)中心成立了電動車輛國家工程實驗室，這是國內(nèi)最早從事電動車輛研究的單位，也是國家863計劃驅(qū)動電機授權(quán)檢測基地。

　　該實驗室成功研制了純電動旅游客車、純電動低地板公交客車、混合動力電動旅游客車、燃料電池汽車、純電動轎車等共20余種電動車輛整車，其中10種整車產(chǎn)品列入我國國家汽車產(chǎn)品公告。開發(fā)了續(xù)流增磁電機及其控制器、一體化電驅(qū)動機械式自動變速系統(tǒng)、支持快速更換的標準化電池系統(tǒng)等具有自主知識產(chǎn)權(quán)的電動汽車關鍵零部件產(chǎn)品。在奧運史上，首次實施了中心區(qū)零排放電動客車工程在國內(nèi)外產(chǎn)生重大反響和積極評價，受到國家表彰，并建造了國際上第一座具備電池更換功能的奧運公交車充電站，以及國際上規(guī)模最大、功能最完善的上海世博電動公交車充電站和廣州亞運會充電站等。