電動汽車電池加熱器的案例
基于電動汽車電池加熱器的控制方法優化
此外，由于每次換擋加熱都會將水溫加熱到50℃，提高了加熱的效率，整個加熱過程持續了40min，相比優化前加熱時間縮短了17min。
4、結束語為保證電動汽車在低溫下的動力性和續駛里程，本文提出了一種通過PTC加熱動力電池的方法，并針對加熱器檔位頻繁跳動的問題進行了控制優化，與優化前相比，整個加熱過程加熱器的檔位切換次數從33多次下降到5次，很大程度上降低了檔位頻繁跳動的頻率，優化效果顯著。本文優化后的PTC控制方法不僅滿足了電池加熱的需求，而且減小了由于PTC檔位頻繁切換對電池帶來的危害。
展開 電動汽車動力電池系統加熱方法研究進展
來源：《電動汽車動力電池系統加熱方法研究進展》
電池系統的加熱方式主要分為兩種，內部加熱法和外部加熱法。內部加熱方式是通過電池電阻或電池內部的化學反應等直接對電池內部進行加熱，該方法加熱效率高，能耗低。外部加熱方式，即通過外部加熱組件產生熱量，從外部對電池進行加熱，主要加熱方式有氣體加熱、液體加熱、電阻式加熱等。外部加熱簡單，效率相對較低。
1 內部加熱方式
電池內部加熱不受電池箱尺寸和空間以及安裝方式限制，同一類型電芯，每個電芯的加熱功率基本相同，熱量從內部產生，加熱均勻，但須配套高低頻加載控制電路裝置或者外控電路。
1.1 高/低頻交流電加熱
TA.Stuart和A.Hande等最早提出利用低頻或高頻交流電對氫鎳或鉛酸電池進行內部加熱，其中低頻交流電的頻率是60Hz，高頻交流電的頻率是10~20kHz。主要原理是通過電池自身的電阻進行加熱，在電池組通交流電的同時可以對電池進行充電和放電。低頻交流電的裝置體積相對于高頻交流電體積較為龐大，較難實現裝車，并且有人指出，低頻交流電會使電池內部發生電離，電池壽命降低，但未有數據證實。針對鋰離子動力電池系統，有多項類似加熱的專利出現，由于涉及到交流電產生裝置的成本、質量、安裝空間等限制，目前該種方法還沒有在電動汽車上批量應用。
1.2 電池內部放電加熱
Wang等開發出一種具有快速自發熱功能的鋰離子電池。在電池中設計了鎳箔作為第三極，只要環境溫度低于0℃，正極和第三極就會形成放電回路，產生熱量對電池進行加熱；電池內部溫度超過0℃，第三極斷開，電池回到工作狀態。電池從－30℃加熱到0℃，只要30s，同時消耗5.5%的電量，效率高，時間短，有望應用于電動汽車上解決低溫嚴寒應用，加熱結構和原理見圖1。
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根據圖中所展示結構，E1、E2、……、En都是存在與同一個動力電池中的組合電池。均衡裝置的關鍵是位于正中間的DC-DC轉換器，該轉化器是由總體控制裝置、效應管道Q以及高壓變頻儀T組成，根據集中均衡的方式進行轉化器運作，轉化器有一個總輸入接口以及n個輸出接口。
一般來說，進行電動汽車的外部儲電的外界電源有三種，即充電裝置、能源電池以及驅動監控裝置。當外界電源通過接口向動力電池進行電源輸入時，Us會增加；當動力電池運行并持續向外作出電源供應時，Us會減少。由于該裝置的內部電源輸出接口有n個，因此動力電池內部存在n個電池，當外接電源向電池進行電源輸入時，就會產生兩組輸入電流i，當i電流經過所有組合電池時，就可以進行均衡判定。當組合電池的電壓相互均衡，即Us/n，得出輸出電源不需要進行電源輸入；當組合電池的電壓不均衡時，就必須進行電流輸入，知道動力電池的電壓達到均衡狀況，就可以實現均衡控制。
2.2分散均衡方法
分散均衡就是將動力電池內部的n個電池的均衡電路設置在n-1個均衡裝置中，其分散均衡框架流程如圖2所示，圖中的分散均衡裝置實質上是一個具備復合傳動的轉化器，根據組合電池E1與E2之間使用1號均衡裝置，就能實現E1與E2相互均衡；在組合電池E2與E3之間使用2號均衡裝置，能夠同時實現E1與E3、E2與E3均衡的效果。由此得出，使用兩個均衡裝置能夠實現三個組合電池的相互均衡，得出使用n-1個均衡裝置就能實現n個組合電池的均衡。當前采用分散均衡電路主要有兩種，一是非分隔式均衡裝置；二是分隔式均衡裝置。
展開 用于電動汽車電池管理系統中的高精度溫濕度傳感器
在保證電池系統安全的設計過程中，除了電池單體特性、電池模組設計、電池包的結構和排氣設計以外，就要數電池管理系統最有主控性。由于電池組由多個電池串聯而成，其有效使用性能基于最薄弱的單個電池。電池的電量存在差異是由于制造過程中的化學失衡，在電池組中的位置（熱量變化）以及使用或壽命相關的改變。
電池電壓之間的差異指示系統層面電池的失衡。造成這種差異的原因至今仍在研究之中。充分了解這一點是非常重要的，因為它影響著電池組在電力輸出方面的持續時間，以及每個單體電池的可用壽命和電池組的使用壽命。
從鎳氫電池開始，電池由于其本身的特性，需要電池管理系統來管理，它也是新能源汽車整體架構中的要素之一。從總體來看，電池管理系統的主要目的是測量電池狀態、延長電池的使用壽命。電池管理系統的常見功能模塊根據初步劃分，也可以分為測量功能、狀態計算功能、系統輔助功能和通信與診斷。
溫度對電池的參數有著很大的意義，這里也是引起爭議的地方。在設計電池和模組的時候，電池內外的溫度差異、電池極耳和母線焊接處、模組內電池溫度差異和電池包內最大溫度差，這些參數在設計整個電池包的時候都是屬于已經進行先期控制了。BMS在設計溫度傳感器的放置點，以及放置多少溫度點和最后采集得到的溫度點表征整個電池包的運行情況，這里并不是BMS能管理的范疇。溫度檢測的精度也是頗有講究的，如在-40度的時候，檢測精度不需要特別高，因為使用電池系統本身就需要加熱，而在-10度～10度對電池性能有重大影響的區域，還有40度高溫臨近點，這些都是需要重點關心的區域。在設計的過程中，可以用上拉電阻、濾波電阻和溫度傳感器的本身的數值進行蒙特卡羅分析。
電池包的往往僅在單體這一層級做并聯(最極端的是特斯拉的小電池的75個并聯)，電池包內的單體串聯給整車提供電能，所以一般只需要測量一個電流。
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解讀小鵬汽車：電池預加熱技術
很多早期的電動車，到冬天后，里程只剩原先的70%，很多人舍不得打開空調取暖，就怕影響到駕駛里程。
電池溫度影響行駛里程
實際上，低溫也同樣帶來電池的放電能力降低。較低的電池溫度，完全抑制了電池的放電能力，影響的不僅僅是續航里程，甚至車輛的動力性，能量回收等。
我們以常見的鋰離子電池為例：
鋰離子電池工作原理本質上是內部正負極與電解液之間的氧化還原反應，在低溫下電極表面活性物質嵌鋰反應速率減慢、活性物質內部鋰離子濃度降低，這將引起電池平衡電勢降低、內阻增大、放電容量減少，極端低溫情況甚至會出現電解液凍結、電池無法放電等現象，極大的影響電池系統低溫性能，造成電動汽車動力輸出性能衰減和續駛里程減少。
此外，在低溫環境下充電容易在負極表面形成鋰沉積，金屬鋰在負極表面積累會刺穿電池隔膜造成電池正負極短路，威脅電池使用安全，電動汽車電池系統低溫充電安全問題極大的制約了電動汽車在寒冷地區的推廣。
鋰電池內部反應過程示意圖
有沒有一種技術可以緩解上面的問題？
通過以上信息可以看到，新能源汽車在沒有電池熱管理或者熱管理做的不好的情況下，對電動車的性能影響有多大。當然，隨著技術的發展，現在的電動汽車，基本上都有電池熱管理系統。而電池的熱管理系統的最終目的，簡單的說，就是為了讓電池的溫度盡量處于最適宜它的工作溫度。
電池熱管理的必要性取決于車輛選用的不同的電池類似，以及不通電池的發熱率、能量效率和性能對溫度的敏感性。熱管理包括升溫和降溫，同樣重要。電池預加熱技術，是電池熱管理中的重要組成部分，是為了讓電池在溫度較低時，可以快速將電池溫度上升到最佳工作溫度的技術。
展開 電動汽車幾種加熱方案解析
本文介紹燃油加熱、 電加熱、 熱泵加熱幾種針對純電動汽車的加熱方案， 并對幾種方案進行對比分析。
節能環保是當今世界共同倡導的主題， 純電動汽車將成為未來汽車行業發展的必然趨勢。 汽車作為一種便捷的代步工具， 其乘坐舒適性也是關鍵因素。 純電動汽車取消了發動機， 沒有發動機冷卻液的余熱作為熱源， 這對純電動汽車駕駛室采暖來說是一項很大的挑戰， 同時也為其他加熱方式帶來了發展機遇。 目前， 可以考慮燃油加熱方式、 電加熱方式和熱泵加熱方式來解決純電動汽車駕駛室采暖的問題。
1 燃油加熱方式
1.1 燃油加熱器工作原理
啟動燃油加熱器后， 油泵開始從燃油箱取油，并將燃油輸送到加熱器中， 燃油通過霧化裝置被霧化成可燃的油氣混合體由火花塞點燃。 水循環系統中的冷卻液在流經加熱器時被加熱， 然后流入暖風芯體， 從而為駕駛室提供充足的熱源， 為乘員提供舒適的環境， 滿足除霜除霧法規的要求。
1.2 實施方案
增加燃油加熱器、 燃油箱、 油泵、 油管、 進氣消聲器、 進氣管、 排氣消聲器、 排氣管、 水泵、 水管，使燃油加熱器、 水泵、 水管與原車暖風芯體形成封閉的水循環系統。 燃油加熱系統結構如圖1所示。
1.3 優點
1） 顯著提高純電動汽車續駛里程。 在環境溫度-10℃， 城市路況下行駛1h， 使用燃油加熱比使用電加熱大大提高了純電動汽車的續駛里程， 對比結果見圖2。
2） 可延長電池的使用壽命。 采用燃油加熱方式對駕駛室加熱不消耗電池的電能， 因此在相同的行駛里程下， 使用燃油加熱方式比使用電加熱方式電池的放電深度低。 根據鋰電池的特性， 電池壽命取決于放電深度， 放電深度越低， 可使電池的充放電次數增加， 從而延長電池的使用壽命。 圖3為電池使用壽命與放電深度之間的關系。
展開 汽車究竟要跑多久，蓄電池才能充滿GBT 31485-2015 電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法
汽車蓄電池作為汽車上非常重要的一個配件，是通過發動機來充電的。
今天就來給大家講講關于蓄電池的一些知識。
汽車要跑多久，才能給蓄電池充滿電呢？
當我們關掉車上所有用電設備時，排量在兩升以下的車，汽車大概跑5到10分鐘就能給蓄電池充滿電。
當汽車當汽車停放時間過長，處于虧電狀態時，需要充電20小時左右才能為蓄電池充滿電。
一般汽車蓄電池的壽命在三到四年左右，當汽車比平時更難啟動或者是蓄電池出現鼓包時，說明蓄電池即將報廢，我們需要更換新的蓄電池了。
我們平時究竟該如何保養蓄電池，才能延長蓄電池的使用壽命呢？
首先不要長時間停放。即使沒時間開汽車，也要定期啟動一下汽車發動機，為蓄電池充一下電。
其次大家在停車熄火前一定要先關大燈和空調。
汽車蓄電池作為汽車上面的核心部件起著非常重要的作用，大家平時一定要好好保養汽車蓄電池。
下載地址：GBT 31485-2015 電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法
展開 電池設計 | 如何利用仿真提高電動汽車電池工藝制造效率
本文原刊登于Ansys.com：《How Simulation Boosts Efficiency in EV Battery Manufacturing》
作者：Laura Carter | Ansys 高級市場傳播經理
編輯整理：陳桂杰 | Ansys主任應用工程師
Ansys助力解決固態電池解決方案的迫切需求
電池工藝商面臨的一項持續挑戰是尋求更安全、更高效的鋰離子電池替代品。固態電池的引入有望提高安全性，并且可以在更廣泛的工作范圍內以更小、更靈活的外形尺寸提供更高的能量密度。由于固態電池的工藝流程不包括干燥過程，供應商可以縮短研發時間，從而更快速、更低成本地制造庫存產品。
仿真對于推動這項電池技術向前發展起到了至關重要的作用。Ansys面向固態電池解決方案的高效無縫工作流程，包含了多種多物理場工具，可識別最佳顆粒尺寸分布、材料混合比和壓實壓力。
通過多物理場仿真簡化電動汽車電池生產，可以降低成本并提高銷售額。
根據國際能源署（IEA）的報告指出，到2030年，全球電動汽車（EV）的數量預計將增長8倍。然而，在美國，經銷商手里的電動汽車庫存比去年增加了506%。這意味著電動汽車的上市時間平均比油車長18天。
其中的原因有很多，除了續航里程的考慮因素外，影響采用率的最大因素是價格。那么，是什么原因導致電動汽車的價格讓大多數消費者望而卻步呢？
Ansys客戶卓越部亞太地區副總裁Padmesh Mandloi表示：“如果看一下當今電動汽車的價格，我們就會發現，目前，電動汽車總成本的30%-40%來自于電池。此外，如果電池在較長的行駛里程后無法工作或需要更換電池，成本負擔也將轉嫁到消費者身上。這對市場產生了寒蟬效應，尤其是在美國，其電動汽車生產似乎遭遇了挫折。”
展開 大眾攜手電池企業Northvolt 研發電動汽車電池
據英國路透社報道，德國汽車制造公司大眾集團在近日發布的一份聲明中表示，大眾將與瑞典電池制造初創企業Northvolt以及其他商業公司、科學研究所合作，共同進行汽車電池的研究。
這項名為歐洲電池聯盟(EBU)的合作項目，將于2020年啟動;該項目旨在促進包括電池原材料、制造技術以及循環使用等方面在內的電池生產技術發展。
大眾表示：“由于合作項目中的額外研究活動，所有合作伙伴都將加大投資力度，同時大眾還補充道他們可能還會尋求德國經濟部的資金援助。”
據悉，德國政府已投入10億歐元(合11.4億美元)用于支持生產電動汽車電池的聯盟發展，并且計劃資助研究所，提供相應設備，以研發下一代固態電池。德經濟部3月初表示，已有超過30家企業申請加入該項目，以支持電池的生產。
展開 研究表明：利用燃料電池產生的廢熱 可以解決汽車內部加熱問題
蓋世汽車訊 對電動汽車制造商來說，如何在寒冷氣候下為汽車內部供暖，是一大挑戰。使用電加熱元件可能導致能耗過高，影響傳統電動車輛的續航里程。那么，是否可以使用燃料電池產生的廢熱來加熱客艙呢？
（圖片來源：myFC）
據外媒報道，myFC公司以這些問題為出發點，與輕型電動運輸車輛制造商Inzile、鋁業公司Gr?nges AB、熱調節解決方案系統供應商APR Technologies AB以及電動傳動系統開發商Abtery AB ，共同參與HYFCBAT可行性研究項目。該研究由瑞典戰略車輛研究計劃FFI共同資助。
基于現實的模擬研究表明，可以使用燃料電池產生的廢熱，來加熱卡車駕駛艙，并且不會產生不必要的電力損失。myFC的首席技術官 Sebastian Weber表示：“通過所開發的模型，可以驗證所選電池的容量和燃料電池的功率足以滿足要求。在低溫條件下，利用廢能加熱車輛駕駛艙，可將燃料電池的效率提高到75%。”
事實上，燃料電池在運行過程中產生能量，同時也產生熱量，這些熱量可用于其他目的。Weber表示：“在寒冷天氣中，使用燃料電池的廢熱，不會影響車輛續航里程，相反會提高車輛效率。”
在該項目中，研究人員基于真實駕駛周期，分析了Inzile的最后一英里交付車輛（ Last Mile Delivery vehicle）。在這些車輛中，混合燃料電池和電池系統的尺寸已標定，并設計了熱系統，以滿足加熱和冷卻需求。
據介紹，此項研究提供了如何實施和控制混合燃料電池和電池解決方案的良好規范，以及常規熱系統，該系統可以在寒冷天氣下使用，而不會影響續航里程。
展開 氫燃料電池汽車相比傳統鋰電池電動車，有哪些優劣勢？
我覺得，氫燃料汽車（FCV）將會是汽車動力，甚至小型動力單元（發電機）的最終形態
為什么不是電池汽車？因為電池即便有一天解決了價格、壽命等問題
但是充電時間長、對電網沖擊太大是永遠解決不了的
一輛只能跑400公里的特斯拉，即便用最快的充電方式也要75分鐘才能充滿，這種極快的充電方式不僅對電池極其有害會縮短壽命，需要的電流更高達192A（前40分鐘用192A充滿80%，后35分鐘需要低電流涵養電池）
這種極為夸張的充電電流是不可能大規模普及的，因為一臺特斯拉極速充電模式的192A相當于家用40臺壁掛式空調！如果電動汽車大規模普及，不僅現有發電規模翻幾十倍都跟隨不上，更讓現有的電網規模瞬間崩潰，我們屋外所有的輸電線都要更換，這可能嗎？想想我們能在夏天同一時間開空調都為之奮斗了幾十年，比空調大幾十倍的電動車會怎樣？
或許，你說這是可能，但是！想想逢年過節的高速路排長隊加油的汽車，每次耗時5分鐘都滿滿的長隊，如果大家都用電動汽車會是什么樣的景象？
當然，有人會說，我們有電容呀，搞上電容峰谷分時用電就行了，但是純電汽車所依靠的能源還是存在轉化效率低、能耗損失大的問題。
從發電廠、到輸電線、變電器、到最后用戶，其實純電汽車效率真不高。
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新能源 | 現代汽車攜手SK集團布局電動汽車、電池生態系統
預計今后在確保新電池材料方面，現代汽車將進行投資股份或簽訂共同購買合同等合作。
通過BaaS的服務項目將使用SK signet充電器。現代汽車集團目前正在運營專用電動車充電所“E-pit”。該服務脫離了單純的充電站，可以測定和分析充電器提供的電池數據，并將電動車和電池狀態傳達給司機。
也可以推測出利用政府放寬限制規定的戰略。今年7月韓國國土交通部決定允許提供電動汽車電池的訂閱服務。現代汽車集團的子公司現代capital將從明年開始提供電池訂閱服務。可以用除去政府、地方自治團體補助金和電池價格的剩余金額購買電動汽車。可以以1000多萬韓元的價格購買價值4000多萬韓元的電動汽車。SK on以提供電池初期費用和管理為條件，同時提供訂閱服務的方案有望被討論。
業界專家解釋說:“SK on通過BaaS等服務可以創造新的收益，而且可以確保確實的電池需求處，因此具有魅力。現代汽車集團在建設電動汽車專用工廠后，可以減輕籌措電池的負擔。”
展開 新型電動汽車電池技術問世！ 可將電池能量密度提高2倍成本降一半
蓋世汽車訊 據外媒報道，當地時間6月10日，電動汽車電池技術領導者OneD Battery Sciences宣布推出一項可為下一代電動汽車電池提供動力的突破性技術——SINANODE。對于電動汽車行業而言，打造含有更多硅的電池一直是一個挑戰，而SINANODE無縫集成至現有的生產工藝中，讓硅納米線與商用石墨粉末融合，將電池陽極的能量密度提高了兩倍，但是將每kWh的成本降低了一半。能量密度更高可以讓電池的續航更長，而納米線能夠縮短充電時間，讓OEM設計和生產出滿足了人們對搭載更好電池的電動汽車的需求。
OneD Battery Sciences的logo（圖片來源：OneD Battery Sciences）
在過去三年中，美國、歐洲和亞洲的石墨供應商、電池制造商和電動汽車制造商已經對SINANODE進行了測試，將該技術應用于電動汽車電池陽極中的電動汽車級石墨中，發現了以下好處：
續航和電池壽命都得到增長——SINANODE成功將硅納米線融合至多個供應商的商用石墨粉末中，將陽極的比容量提高了2倍（容量大于1000 mAh/g，單位重量所能存儲的能量）。然后，該款SINANODE陽極材料與石墨相混合，達到了較高的初始庫倫效率（大于92%，放電容量與充電容量之百分比），在1000次以上的充放電循環中的陽極比容量高于目前所有的先進量產電池。
成本降低——SINANODE在多個供應商提供的商用生產化學氣相沉積（CVD）設備的基礎上研發而來，只是用了大量的硅烷和氮氣，成本極其具有吸引力。
展開 2020年松下電池成為美國電動汽車電池銷量最高 份額達46%
美國汽車鋰電池市場從2017年的10億美元增長到2020年的13.9億美元。并且該市場規模有望在2023年達到19.9億美元，在2025年達到28億美元。
美國新一屆政府正在做出很多努力來普及電動汽車，以應對氣候變化，而美國在全球電動汽車需求中的份額可能會繼續增加。特斯拉是世界上最大的電動汽車制造商，不過美國本地的通用、福特也即將發布一系列電動汽車。還有豐田、現代、大眾也計劃在美國提供更多的電動汽車車型。
根據市場研究公司IBISWorld的數據，去年松下電池是美國汽車電池市場份額第一。該公司提供了用于特斯拉Model3/S/X的電池，在美國市場擁有46%的份額。LG能源解決方案以11%的份額位居第二，EnerSys、A123和三星SDI的市場份額不到4%。
目前，LG和SK牽頭在美國擴大EV電池工廠的規模。LG最近宣布將以每年30到145GWh的速度提高美國本地制造能力，相當于200萬輛電動汽車。SK目前正在美國建立第二家工廠，到目前為止，該公司已在美國投資了約3萬億韓元（174億人民幣），并計劃將其增加到至少5萬億韓元。
根據業內消息，在不久的將來，韓國的電池公司預計將占美國電動汽車電池供應量的50%以上。其中一位解釋說:“到2025年，LG能源解決方案和SK創新預計將分別占美國電動汽車電池制造能力的41%和12%。
展開 讀者投稿｜純電動汽車動力電池管理系統五部曲之二：單體電池建模研究
第一篇 動力電池試驗研究
第二篇 單體電池建模研究
純電動汽車的主要能量來源為動力電池系統，其性能直接影響整車的經濟性、動力性和可靠性。電動汽車與傳統燃油汽車最大的區別是用動力電池作為動力驅動，而作為銜接電池組、整車系統和電機的重要紐帶，電池管理系統(BMS)的重要性不言而喻。完善的 BMS能夠有效提高電池的利用率，防止電池出現過充電和過放電，并且延長電池的使用壽命，監控電池組及各電池單芯的運行狀態，有效預防電池組自燃，實現突發事件預警，為保障安全贏得時間。
筆者在梳理電池管理系統開發過程中的關鍵技術，為動力電池管理系統設計，測試生產提供理論基礎。計劃分為5個篇章來整理電池管理系統的開發中關鍵技術，今天首先聊一下第二篇章單體電池建模研究及模型參數。
圖1 電池管理系統開發過程中的關鍵技術
單體電池模型用以模擬電池動力學特性動態電池模型，是設計高效可靠的電池管理系統（Battery Management System）的基礎。鑒于等效電路模型簡單的結構，良好的動態響應特性，以及狀態空間方程易于求取的優點，因此非常廣泛的應用于純電動汽車電池管理系統的研究領域中。
不同單體電池模型對比
建立單體電池等效電路模型，將模型與電池辨識參數進行配比，同時利用辨識工具完成參數識別，分析電池端電壓在不同工況下的動態響應，并逐步改進電池等效電路模型，提高電池精度，為后期電池狀態估計（SOC,SOP,SOE,SOH）提供基礎。
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