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电芯内自加热技术

电源技术 | 发布时间:2018-08-30 | 人气: | #评论# | 本文关键字:电芯,电池
摘要:2018年初,宝马与美国EC Power公司就低温锂离子电池技术方面签署了知识产权协议,主要的研究方向是在电池本体内芯包内嵌入加热丝,可以让锂离子电池在低温环境下自加热,从而实现电动车

2018年初,宝马与美国EC Power公司就低温锂离子电池技术方面签署了知识产权协议,主要的研究方向是在电池本体内芯包内嵌入加热丝,可以让锂离子电池在低温环境下自加热,从而实现电动车低温快速充电。

BMW在做得自加热电池的研究

图1 BMW在做得自加热电池的研究

其基本的设计原理是在锂电池内部的原有结构不变,在正极、负极、电解质,加上一片镍箔,在低温的时候,在电芯外部加入一个电子开关,在低温的时候闭合开关是的内部产生短路电流镍箔,快速在电芯内部进行制热。一旦表面温度提高到常温的时候就可以控制这个开关,把开关关断。

宝马的试制品

图2 宝马的试制品

在这个里面核心是通过镍片的内阻来控制电流,镍片的温度和电阻曲线是具备强关联的。如下图所示,镍片是放在卷芯之间的,然后通过面积可以折算出整体镍片阻抗,随着温度的上升,阻抗也在快速的提升,使得我们可以通过镍片的电压来测量实际的温度。

镍片的放置和镍片的温度系数

图3 镍片的放置和镍片的温度系数

在短路过程中样品电池的放电情况,基本维持在8C左右,在这个过程里面,等于是在内部一个设计了一个高倍率放电通路。

加热的产热功率

图4 加热的产热功率

从实际上来说,这里是用到了两种不同的产热机理,一种是通过短路电流引起内部的反应热,一部分是热量通过镍片产生温度上升直接加热芯卷。通过数据确认20Ah的电芯,在快速加热结束的时候温差,最大不超过10到15度。

在模组设计上面,需要在电芯的电极上加入一个控制端口(给镍片引出的地方加入一个额外的电极引出),然后从里面进行连接,这个开关以后,就能在实际的电芯层面进行内部加热的控制。就是这个开关要做成带控制和保护的双向的,如下图所示,还显得比较复杂。

BMW模组层面的设计情况

图5 BMW模组层面的设计情况

BMW在整包层面就需要加入很多的控制回路来,我们可以看到:

  • 试制品加入了很多的模块控制器

  • 试制品加入了很多的低压接口

  • 电池包上面要加入多点的温度采样点,来获取整个包的温度分布情况,以评估在里面的实际特性


责任编辑:电芯内自加热

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