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技术巡猎 比亚迪 能量存储装置、交通工具、控制方法及电能转移系统。低温下麻烦

技术巡猎 比亚迪 能量存储装置、交通工具、控制方法及电能转移系统。低温下麻烦不只是温度低,核心是电池内部整套离子传输都慢下来了。电解液的粘度上去了,锂离子跑得更吃力,内阻就上去了,结果就是续航掉下来了、功率掉下来了、充电也变慢了,严重一点还可能带来析锂风险。

这份专利里,给了一个核心参数A,它把几件关键事情揉到一起看了:电解液导电快不快,极片内部留给电解液和锂离子的通道够不够,极片本身是不是太厚。它想做的是把这些因素调整到一个合适的区间,既能让电池在低温下“更容易“地发热,又不会把能量密度和快充能力一起给赔进去。它要求A控制在50到500之间,目的就是同时兼顾温升能力、能量密度和快充能力。

为什么这里要强调“合适”,而不是一味追求内阻更低呢?因为低温预热这件事,本身就有点矛盾。内阻太高,电池工作费劲,效率很差;但内阻太低,靠自身发热又不够快。这个专利做的是一个平衡:电池冷的时候不要像块铁,也不能让它热起来以后温度太高了,那也不适合快充。于是专利里把低温直流内阻和容量绑在一起,要求R1×C在50到600mΩ·Ah之间,优选200到450mΩ·Ah,本质上就是在找一个“既能发热、又不至于过头”的窗口。

当电池温度低于阈值时,它不是先靠外部热源慢慢加热,而是让电池和能量供给装置之间进行电能转移,这个转移可以是充电、放电,或者脉冲充放电。就是通过受控的大电流,让电池利用自身内阻先把自己热起来。专利给出的低温范围是-30℃到0℃,电流倍率峰值可以做到6C到50C,优选6C到20C,持续时间10到500秒,优选20到180秒。热到第二温度后,再停止加热或者直接切到正常充电,第二温度设在20℃到45℃。这个逻辑很像冬天的晨跑,先做个热身的样子。

它也不止是在BMS层面上耍小聪明,把电芯本身的设计也拉进来了。专利里明确提到了,影响低温内阻的关键是液相传质,而液相传质主要受两部分影响:一部分是电解液本征特性,比如电导率;另一部分是电极结构,比如孔隙率和极片厚度。孔隙率大一点,离子走得很轻松,但能量密度会受影响;极片薄一点,低温阻抗会更小,但同样会影响能量密度。

厚了薄了、松了紧了,都不是绝对好坏,而是看你整套设计怎么取舍。

整体上“低温预热”从一个热管理问题,变成了“电芯设计+控制策略+补能协同”的系统问题。当一台车接上外部供能装置之后,先握手、确认连接,再根据温度决定是否进行电能转移,加热到位了再切换为充电,这是一整套从电池到车再到补能端的联动。

普通用户最终感受到的,可能就是冬天插枪后不再傻等,电池可以直接先快速进入工作状态。