一、前言
近年来,我国新能源汽车产业快速发展,技术水平大幅提升,产业链日趋完善,发展成就举世瞩目。但是,随着新能源汽车市场规模的不断扩大,气候环境对新能源汽车性能的影响不断凸显。相对于目前在高温高湿环境下较为成熟的电池冷却与电气防护等技术,新能源汽车在极寒环境下的综合性能(包括续驶里程、启动时间、空调性能、安全性与可靠性等)会明显下降,是目前国际公认的技术难题,也是当前新能源汽车运行的“禁区”。
根据新能源汽车国家监测与管理平台数据显示,我国新能源汽车应用聚集区主要分布于京津冀、江浙沪和珠江三角洲等中东部地区,而广袤的西北与东北地区则几乎成为了新能源汽车推广应用的“真空地带”。这除了与当地经济发展水平、人口聚集、政策等因素密切相关外,新能源汽车低温环境下的适应性,尤其是低温条件下的“续航里程焦虑”问题成为其规模化推广的掣肘。
近期,美国汽车协会(AAA)对特斯拉公司、宝马集团、通用汽车公司、大众汽车股份有限公
司和日产汽车公司等企业的多款新能源汽车进行了续驶里程测试,研究显示,在打开空调的工况下,与24℃的舒适环境相比,在–7℃的寒冷环境下新能源汽车续驶里程平均减少41%,在35℃的高温环境下续驶里程平均减少17%。特斯拉回应失控事故
新能源汽车在极寒环境下存在无法启动、续驶里程锐减、充电困难而且存在安全隐患等问题,已成为制约新能源汽车全气候规模化应用的主要障碍。因此,重点围绕制约新能源汽车低温环境应用的三大问题,创新性地提出了电池快速自加热、高效低温增焓空调、整车保温隔热等技术方案,解决了新能源汽车在极寒环境下的应用难题。
二、全气候新能源汽车技术方案
(一)动力电池自加热技术
锂离子动力电池系统在低温环境下会出现明显的性能下降。首先,在低温环境下,电池容量衰减明显,导致新能源汽车续驶里程以及整车动力性能显著下降;其次,车辆启动时间延长,–30℃时在无外部加热情况下车辆无法正常启动;最后,低温环境下电池充电困难,传
统的先预热后充电的方式存在能耗高、充电时间长、成本高、结构复杂的缺点,且影响动力电池使用寿命,严重的甚至会引发安全事故。王朝阳教授团队提出的基于第三极镍箔自加热的全气候动力电池技术方案很好地解决了上述问题。
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