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“黑科技”助力 电动车再不惧冬奥崇礼超低温

来源:人民日报中央厨房2017-09-01 10:41:18 崇礼 超低温 电动车 再不 科技

绿色冬奥,绿色交通是关键,既要保证赛会通勤的可靠性与安全性,又要保证低污染、低能耗,电动客车将在冬奥会的服务保障中将承担重要角色。

但我们知道,锂电池有“体恤怕冷”的低温特性。作为2022年北京冬奥会举办地之一的河北省张家口地区,冬季平均温度处于-10℃左右,而崇礼室外赛区在极寒时温度将降至-23℃。面对低温条件,按照现有的技术,电动车辆动力电池的充、放电特性将变差。

该如何解决电动车低温条件下的续航问题,提升在冬奥会不同地区场馆之间的通勤能力和可靠性呢?

崇礼的低温,将给电动汽车带来“极限挑战”

我们知道,电池的工作原理是内部的电解质通过化学反应的变化,在正负极出现电势差从而产生电流。以锂离子技术为动力电池具有电压高、比能量高、循环性能好等优点,在手机、电脑以及电动汽车领域得到广泛应用。但在低温条件下,蓄电池的电解液、电极材料以及隔膜的化学活性大幅度降低,导致电池在低温条件下的放电性能变差,放电电压降低,放电容量明显减小。

以我们平常使用的智能手机为例,说明书中一般标注的理想使用温度带介于16℃至22℃之间,可以正常使用的温度区间是0℃至35℃,而可以存放的温度范围是-20℃至45℃。因此,智能手机在低温户外出现自动关机的情况,一般也是由于温度降低,电池性能下降引起的。有分析数据称,常温中电动汽车续航160公里情况下,在-6℃时,续航仅为69公里,而在-25℃的极寒温度下,电池将无法工作。

作为2022年北京冬奥会举办地之一的河北省张家口地区,与北京相距两百多公里,冬季平均温度处于-10℃左右,而崇礼室外赛区在极寒时温度将降至-23℃。面对低温条件,按照现有的技术,电动车辆动力电池的充、放电特性将变差,容量和寿命也会衰减,进而导致车辆续驶里程及整车动力性能显著下降,充电时间明显延长。

“黑科技”给锂电池“防寒保暖”

今天在京召开的“面向冬奥环境的新能源汽车与低温电池技术成果发布会”上,北京理工大学与相关企业联合共同发布了新型电池技术,有望彻底解决电池“怕冷”的问题。

根据科研团队介绍,在解决电动汽车动力电池低温应用方面,传统解决方案是采用外部加热方式,但是这种电池加热系统能耗高、时间长、效率低、效果差。例如目前新能源汽车广泛采用的电动空调加热方式,一般是通过电阻丝(PTC)加热,其制热能效比很低,加热速度慢,在加热电池的同时,并不能满足车内乘坐的舒适性要求。

电动车辆国家工程实验室主任、北京理工大学机械与车辆学院教授孙逢春介绍:“此次发布的低温自加热电池系统适用于北方冬季较低的气温,-30℃时基于自加热的方式在几十秒内使电池温度上升到0℃以上,从而激活动力电池的正常应用。该技术通过物理方法解决电池低温问题,适用于目前各种电池体系,能够彻底解决电动汽车在冬季续驶里程急剧下降、无法启动、衰减、安全隐患等诸多难题。”

这种新型自加热的电池技术,就相当于在传统电芯内部插入高效的加热镍箔片,给电池带上“暖宝宝”,在电动汽车冷启动时,在短时间内就能把电池加热到适宜的工况温度。这一技术突破有望彻底解决电动汽车在冬季严寒条件下续航里程、行驶安全性和行驶舒适性等方面的诸多难题。

全气候电动汽车离我们还有多远

车辆的研发和制造是系统性综合性的工程,电池技术的突破只是走完了基础阶段,整车的研发还要在可靠性、安全性和耐用性上下大量的功夫。

北京市科委相关负责人介绍,北京冬奥会河北赛区地形主要为山区,进入冬季,道路坡度与冰雪路面等将导致车辆行驶工况十分复杂。面对复杂路况,现有以电动为主的新能源车辆智能化程度普遍较低,尚无法满足冰雪覆盖的低附着路面等复杂路况对车辆智能化的要求,也对新能源汽车智能自主决策能力提出了较大挑战。总体来说,复杂路况和低智能化制约了电动汽车在北京冬奥会中的大规模应用。

对此,科研团队加快整车技术研发,对智能网联控制技术、驱动电机与自动变速器一体化集成技术、自动变速控制技术、系统智能控制技术以及低温增焓空调技术进行了重新设计和开发,以求整车达到极高的可靠性和安全性,更好的保障冬奥会的需求。

孙逢春介绍,新能源汽车项目团队计划2017年完成搭载低温电池和低温增焓冷暖空调的新能源大客车、豪华中巴车和轿车原理样车的研制;2018年春节前,完成全气候新能源汽车在高寒地区的验证试验;预计至2020年共完成4种车型共11辆产品样车的开发,并获得产品公告并投入试验示范应用。同时,将以新能源汽车为基础和主线,重点攻关智能新能源汽车的研制和示范。

技术的革新正在打破电动汽车的发展瓶颈,可以预见,不仅是2022年冬奥会,电动汽车的不断发展将进一步改变人们未来的出行方式。(人民日报中央厨房·半亩方塘工作室 耿炎焱 )

(责任编辑:罗芳菲)

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