德耐隆浅谈电动汽车的电池加热方案

　　你应该有过这种生活上的经验，冬天开电暖炉制热取暖的电费比用空调制热取暖的高吧？

　　现在很多空调开一晚上大概也就1度电，而电暖炉开1小时就要差不多1度电了。这是为什么呢？

　　电暖炉制热，无非是靠电流通过电阻丝而产生热量 ，这个热量不可能比你输入的能量大，所以制热的效率是低于100%的。大概是60%左右。

　　但空调不一样，它的工作过程是通过压缩机压缩像氟利昂这样的物质，然后使其液体化，再把液化的氟利昂放到一个容器中，让它膨胀成为气体。膨胀的过程会从周围的空气中吸热，这个物理过程中需要做的工作就是压缩机压缩气得昂的过程，但膨胀过程它会从空气中吸收更多的热量。

　　空调的这种制热方式效率能到300% 以上，能量的输入不光有压缩机工作的电能，还有从空气中吸收的热能。这就有点像四两拔千斤的意思了。利用的就是温差，所以从效率上看，同样是制造温差，制冷比制热效率要高很多，这就是为啥空调比电暖炉要省电。

　　这个原理也可以用在当前炙手可热的电动汽车上，现在大部分人不愿意买电动汽车的其中一个原因就是续航里程的焦虑。尤其是在天气冷的时候或长年高寒冷地区，由于温度太低锂离子电池里的带电粒子运动速度变慢，从而影响了电能的输出。

　　图片来源于网络

　　而这体现出来的就是充不满电，也不能完全放出来电。那要想让动力电池维持适宜的工作温度，就有了PTC方案。就是让电池除了驱动汽车外还要分一部分电能去加热自己。这样虽然电能少了，但是续航还是打了折扣。不过温度到位比完全不加热可用的电量还是更多。这就可以看出PTC其实就是类似于电暖炉方案，可提高电量但效率不够高。

　　比这个厉害的就是类似于空调工作原理的方案，叫热泵！热泵是利用压缩机通过外界吸收热量，再来反哺电池。虽然热泵也是用电池驱动的，但从效率上看就比PTC方案的效率高多了。

　　这里不要忘了热泵的工作效率是跟外界有关的。驱动压缩机虽然电能不变，如果外界的温度太低，就没有多少热量可以给它吸收了，这种情况下工作效率自然会下降，效率可能还不如PTC加热。

　　图片来源于网络

　　热泵方案工作温度到零下10度左右基本上就带不动了。而比亚迪的工程师们就想了个方案，比起热泵方案更高效的。就是从整车热量的角度去考虑，开发出宽温域高效热泵。

　　这又是什么呢？就是不要只去关注外界热量，而是整台车在运行过程中所产生的热量！

　　比方说电机和电控运行产生的废热。宽温域高效热泵可以把整台车可以利用的废热全部利用起来，这样的效率就高了。

　　这样一套方案下来，可以让电池在零下30度都能有效工作。比亚迪会把这套宽温域高效热泵标配在刚发布的E平台3.0，也就是说，以后比亚迪用这套平台所打造的汽车都要比现在的电池效能提高20%左右，为就叫冬天不怂贼拉扛冻。

　　图片来源于网络

　　光有制热方案还不够，还得考虑如何把制造的热量保留，这个工作也是相当的重要。

　　动力电池包为了满足密封和强度要求，整包上壳体和下箱体采用金属材料制成，金属的导热系数较高，低温工况下散热严重。

　　针对新能源汽车动力电池包在低温工况下散热严重导致温差较大的问题，为保证电池的工作温度厂商出尽奇招，部分电池包生产商会通过填充物实现保温效果，还有的设计了一种电池包保温层。

　　在低温环境下将电池热量更好地收集起来，使动力电池温度维持在最佳的工作温度区间，可以有效地提高新能源汽车动力电池使用性能。

　　电池包中保温层布置

　　电池包内使用的保温材料除了导热系数低之外，还需具备阻燃、绝缘、柔软杠高温和质量轻等特点。

　　德耐隆改性耐火隔热毡复合材料作为电池包的保温层，德耐隆改性耐火隔热毡形状可根据实际需求进行裁剪加工，由于电池包内模组表面形状不规整，周边布置有高压铜排和低压线束，因此将保温层仿形粘贴在下箱体和上壳体内壁。

　　新能源汽车的电池包在低温工况下的加入保温层设计，采用德耐隆改性耐火隔热毡复合材料作为电池包内的保温材料，通过温度试验测试，在-25℃的低温工况下，装有保温层的电池包在降温速度上明显比没有使用保温材料的要相对减小，对于这个保温设计方法在电池包内具有较强的适用性， 能够提高动力电池在低温环境地区的使用性能。

　　特性

　　绝缘电阻：100MΩ（1000v绝缘电阻表）

　　介电强度：≥2000V/min无击穿，无闪络

　　耐火焰1200℃（5分钟不烧穿）、无粉化无痒

　　符合环保标准、在火焰中燃烧时不产生有毒有害气体

　　技术指标

　　产品密度150kg/m³（GB/T5480-2008）

　　长期服务温度 -200℃至1200℃ （GB/T17430-1998；ASTM C 447）

　　压缩强度（变形10%:≥67kPa；变形25%:≥250kPa）

　　产品憎水率≥98%（GB/T10299-2011）

　　导热系数不高于0.02W/m.k（GB/T10295-2008；ASTM C 447）

　　加热线收缩率＜2%@650℃（ASTM C 356）

　　燃烧等级 A级（GB 8624-2012）