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据外媒报道，宝马与美国的EC Power公司就低温锂离子电池技术——全气候电池技术（All-Climate-Battery，ACB）签订了知识产权协议（intellectual property agreement）。

当环境温度低于冰点（freezing point）以下，大多数锂离子电池的运行会受到影响，对电动车及混动车而言，这无疑是一个问题。为此，车企需要为上述车辆配置额外的加热器，提升其车载电池的温度。

EC Power旗下的一项专利技术可创建自动加热功能，在低温环境下为电池加热，使其能够在冰点以下的环境中保持正常运行。此外，从加热到达到最佳工况（optimal operating condition）仅需数秒，既可以提前加热电池，也可能在驾驶中启用该功能。

该款快速自动加热功能还能实现电动车在低温环境下的快速充电，因为该款电池的电芯采用了定制材料，且无需使用外部电源。

该自动加热机制可创建一个电化学接口，只需20秒就能使电池内部温度从零下20℃加热至0℃，只需30秒就能使电池内部温度从零下30℃加热至0℃，分别消耗3.8%与5.5%的电池容量。

该公司利用AutoLion软件及计算机辅助设计，将其研究发现用于研发全新电池及储能装置，该公司在宾夕法尼亚州还拥有一家电池工厂。该工厂当前可生产数千个柱状电池及软包电池（prismatic and pouch cell），可用于验证量产的可行性及车内测试。

话题“电池热管理”

汽车人 新启点

“难道你也怕冷？”

毫无疑问温度因素对动力电池性能、寿命、安全性有着至关重要的影响。一般来说我们期望电池系统能在15~35℃的区间内运行，从而实现最佳的功率输出和输入、最大的可用能量，以及最长的循环寿命（虽然低温存储更能延长电池的日历寿命，但在应用上实践低温存储的意义并不大，这一点上电池和人非常相似）。

“怕热怎么办？”

目前动力电池系统的热管理主要可分为四类，自然冷却、风冷、液冷、直冷。其中自然冷却是被动式的热管理方式，而风冷、液冷、直流是主动式的，这三者的主要区别在于换热介质的不同。

· 自然冷却

自然冷却没有额外的装置进行换热。例如BYD在秦，唐，宋，E6，腾势等采用LFP电芯的车型上都采用了自然冷却。据了解后续BYD在采用三元电芯的车型将切换为液冷。

· 风冷

风冷采用空气作为换热介质。常见的有两种，第一种姑且称为被动风冷，直接采用外部空气换热。第二种则为主动风冷，可预先对外部空气进行加热或冷却后再进入电池系统。早期许多日韩系的电动车型采用风冷方案。

· 液冷

液冷采用防冻液（比如乙二醇）作为换热介质。方案中一般会有多路不同的换热回路，例如VOLT具有散热器回路、空调回路、PTC回路，电池管理系统根据热管理策略进行响应调节和切换。而TESLA Model S有一个与电机冷却串联的回路，当电池在低温状态下需要加热时，电机冷却回路与电池冷却回路串联，电机可为电池加热。当动力电池处于高温时，电机冷却回路与电池冷却回路将被调节为并联，两套冷却系统独立散热。

1.气态冷凝器

2.副冷凝器

3.副冷凝器扇

4.气态冷凝器扇

5.空调压力传感器 (高压侧)

6.空调温度传感器 (高压侧)

7.电子空调压缩机

8. 空调压力传感器 (低压侧)

9. 空调温度传感器 (低压侧)

10. 膨胀阀 (冷却器)

11. 膨胀阀（蒸发箱)

· 直冷

直冷采用制冷剂（变相材料）作为换热介质，制冷剂能在气液相变过程中吸收了大量的热，相比冷冻液而言换热效率可提升三倍以上，更快速的将电池系统内部的热量带走。BMW i3中曾采用过直冷方案。

电池系统热管理方案除了需要考虑冷却效率以外还需要考虑所有电池温度的一致性。PACK有着成百上千个电芯，而温度传感器必然无法检测到每一个电芯。例如Tesla Model S的一个模块中共有444个电芯，而布置的温度检测点仅有2个。因此需要通过热管理设计使得电池尽可能保持一致。并且较好的温度一致性是电池功率、寿命、SOC等性能参数一致的前提。

VOLT电池包中每两片电芯共用一个Fin片，以增大冷却装置和电池的接触面积；而在电芯另一侧采用防火隔热片与相邻电芯隔离，一方面确保热量传导的一致性，另一方面将单一电芯热失控后对周边电芯的影响降至最低。

总的来看液冷技术还是目前最为主流的方式。首先是电池发展的趋势始终朝着能量密度更高的方向迈进，而高能量密度的电池在安全性上的问题就尤为需要重视，热失控后产生的负面影响会越来越大，液冷方案在换热能力、换热一致性、PACK密封性、NVH等方面都有着不错的表现。其次液冷在传统车上早已成熟应用，有着完善的供应链，当电池系统的设计方案和工艺稳定后成本也可得到有效控制。

电芯JR各向导热系数的测量与计算方法

课程简介：

简单介绍以下内容：

1、如何利用稳态法测量正、负极片的法向导热系数；

2、如何利用瞬态法测量单层极片的法向和水平方向导热系数

3、如何直接测量JR的法向导热系数；

4、JR法向导热系数测量值与计算值比较，分析误差；

5、JR水平方向导热系数计算值；

本课程中的所有数据皆为作者亲自测量，并用仿真分析和实际测试对比验证，证明其准确程度非常高；

谨以此抛砖引玉，谢谢！

“最近该怕冷了吧？”

动力电池低温加热方式

目前困扰电动汽车安全、寿命、性能的另一个重要障碍是在低温场景下的运行。传统车由于内燃机运行过程中本来就会产生大量废热，因此在冬季正好可以把这部分废能利用起来。而电动汽车能量利用率可达90%以上，当需要制热时就需要额外通过车载加热器来提供热量。所以本文试着梳理一下动力电池低温管理的方法和策略。

1. 场景分析

根据SOC荷电状态和充放电运行状态可将低温下的运行场景初步划分为四个区间：

· 高荷电态放电：锂电池放电温度区间可达-30℃~55℃，因此在该区间即便是低温也不影响车辆启动。但低温状态导致的容量衰减和能量回收限制将使得车辆续航里程骤降。采用即时加热的方法，车辆运行和电池加热同时进行既能逐渐恢复。

· 低荷电态放电：当低温引起的容量的衰减大于剩余电量的时候，车辆已经无法正常启动并运行，否则将触发BMS单体低压报警。在这种场景下可以先进入预热模式，动力电池输出较小的功率给车载加热设备，待动力电池容量恢复后再启动。或者直接进入充电模式。

· 低荷电态充电：锂电池在0℃以下充电容易产生析锂现象，引起不可逆的损伤和安全问题。在此场景下可以利用充电设施输入的能量先对电池进行加热，升温后再进行充电。

· 高荷电态充电：在此场景下可同时利用电池和外部充电设施的能量共同为车载加热装置供能，提高加热效率。（PS: 常见的交流充电设备功率为1.7kw/3.3kw, 而有些车载加热装置的功率可达7kw）

2. 加热方式

个人认为动力电池良好的保温设计可以有效降低加热装置的负担，减少强制加热的频率。而一旦出现加热的需求，则使电池迅速升温的能量主要来自两方面 ，电池本身和外部设备。而利用这些能量来加热的方式也有两种：

· 车载加热器

加热元件常见的有加热膜和PTC（Positive Temperature Coefficient）两种。加热膜属于恒定电阻加热元件，始终能维持在一定的加热功率输出范围内。而PTC顾名思义就是电阻值和温度正相关，随着温度的升高电阻也在升高，所以可以实现恒温发热，在安全性上较优。

目前PTC车载加热器比较常见，功率一般在3kw~7kw左右，可通过PWM控制功率输出；分为液体加热器和风暖加热器两类。

风暖加热器使冷空气通过换热面再输入电池内，适用于风冷架构的热管理方案。

液体加热器则先制热冷却液，适用于液冷架构的热管理方案。总的来看随着液冷方案的普及，液体加热器也必然将成为主流。例如Tesla就在Model S的热管理系统上使用一款大功率的液体加热器。

· 电池自身

在低温环境下电池内阻会增加，因此在同等的工况下温升会更剧烈。但即便如此整个升温过程也是有限的。最近看到一篇文章（参考文献1）中提出了一种全天候电池技术All-climate battery (ACB) cell，可实现电池由-20℃加热至0℃仅需20s，且仅消耗3.8% SOC的能量。

这种电池在正极、负极、隔膜、电解液中添加了一种新组件 – 50um厚，56 mΩ阻值的镍片，由外部电路控制是否将镍片与电池串联。从某种程度上来说就相当于将均衡电阻嵌入电池内部，并可实现50A以上的均衡电流。假设Pack由100节该种电池组成，则加热功率可达16kw以上。

当然这个ACB电池还仅仅是概念，在该技术下电池的其他性能如何，制造工艺的可行性，与现有设备的兼容性，镍片的一致性等等都有待确认和解决。

“还没看够？”

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