新能源客车动力电池抗低温技术解决方案

互推小编 2023-09-28

雷洪钧

（湖北省城市客车工程技术研究中心）

新能源客车我国在北方寒冷地区如何推广？2015年8月16日，“低温环境纯电动汽车发展与应用论坛”在内蒙古包头市举办。国家和各地城市主管部门领导、行业专家、北京大学工学院、电动车辆国家工程实验室上百位政府官员、企业高管、专家学者出席该次论坛。美国哥伦比亚大学教授、安徽蓝奥汽车科技有限公司董事长郭一新老师，向笔者介绍了新能源客车动力电池抗低温专利技术解决方案，笔者根据郭一新老师提供资料进行了编辑，供大家参考。

一、低温对电动汽车电池的影响

低温是电动汽车的一个大敌，不解决好这个问题，电动汽车就很难在北方低寒地区推广开来，更是影响电动公交客车在低温地区的推广使用。其主要影响有3个方面：

1.随温度的降低，电动汽车电池效率也大幅下降。美国汽车协会组织的的测试结果标明，一辆电动汽车在24度时续航里程为169公里，零下7度时续航里程为69公里，下降了60%。试验车如图1。

图1 美国阿拉斯加州，一辆在雪天中行驶的特斯拉电动汽车。测试零下7度时续航里程为69公里，下降60%。

2.在低温环境下，充电时间变长。根据专家提供的资料，在充电电流为5A的条件下，环境温度-25℃时的充电时间，比25℃时的充电时间慢了63%。这样长的充电时间，对用户而言，选用电动汽车，已经没有一点实际意义。如表1。

表1 环境温度-25℃时的充电时间，比25℃时的充电时间慢了63%

3.电池的寿命在过低的环境温度工作时间一长，极大缩短了电池的寿命。根据美国波士顿电池公司提供的资料，一块容量为3500mAh的电池，如果在-10℃的环境中工作，那么经过不到100次充放电循环，电量就将急剧衰减至500mAh，基本就报废了。如表2.

表2 在过低的环境温度极大缩短了电池的寿命

二．低温环境下，电动客车电池自动保温方案

1.基本结构组成

主要包括：数个电动汽车电池、电动汽车电池自动保温箱1、电动汽车电池自动保温箱底座外壳3、电动汽车电池自动保温箱底座外壳里层高效纳米保温材料4、电动汽车电池自动保温箱后箱板外壳5、电动汽车电池自动保温箱后箱板外壳里层高效纳米保温材料6、电动汽车电池自动保温箱左箱板外壳7、电动汽车电池自动保温箱左箱板外壳里层高效纳米保温材料8、电动汽车电池自动保温箱右箱板外壳9、电动汽车电池自动保温箱右箱板外壳里层高效纳米保温材料10、电动汽车电池自动保温箱前箱板外壳11、电动汽车电池自动保温箱前箱板外壳里层高效纳米保温材料12、电动汽车电池自动保温箱盖板外壳13、电动汽车电池自动保温箱盖板外壳里层高效纳米保温材料14，电动汽车电池正负级15，16、电动汽车电池自动保温箱后箱板电热丝17、电动汽车电池自动保温箱后箱板电热丝控制器18、电动汽车电池自动保温箱温度传感器19、电动汽车电池自动保温箱后箱板风扇20、电动汽车电池自动保温箱箱板存放室21、电动汽车电池自动保温箱温度显示器22等。如图2，图3，图4。

2.主要原理介绍

当电动汽车电池自动保温箱1里电动汽车电池自动保温箱温度传感器19度低于设定值，电动汽车电池自动保温箱后箱板5电热丝控制器18启动电动汽车电池自动保温箱后箱板电热丝17，电动汽车电池自动保温箱后箱板风扇20同时工作，使得电动汽车电池自动保温箱温度上升，当电动汽车电池自动保温箱温度传感器19温度达到设定值，电动汽车电池自动保温箱后箱板5电热丝控制器18中断电动汽车电池自动保温箱后箱板电热丝17电热，也中断电动汽车电池自动保温箱后箱板风扇20工作，由于电动汽车电池自动保温箱底座外壳3、电动汽车电池自动保温箱后箱板外壳5、电动汽车电池自动保温箱左箱板外壳7、电动汽车电池自动保温箱右箱板外壳9、电动汽车电池自动保温箱前箱板外壳11、电动汽车电池自动保温箱盖板外壳13的里层填充高效纳米保温材料高效纳米保温材料，电动汽车电池自动保温箱可长时间保温，保护电动汽车电池在寒冷状态正常工作，并无需电动汽车电池自动保温箱后箱板电热丝反复电热，大大节省了用电量，增加电动客车运行里程。该电动汽车电池自动保温箱使用的电源，在外接电源充电时，自动使用外接电源，在运行时自动使用电动汽车电池。

3.主要特征介绍

a)本方案中，电动客车电池自动保温箱底座外壳3、电动客车电池自动保温箱后箱板外壳5固定在电动汽车底盘，电动客车电池自动保箱左箱板外壳7、电动客车电池自动保温箱右箱板外壳9、电动客车电池自动保温箱前箱板外壳11、电动客车电池自动保温箱盖板外壳13可拆卸。

b) 本方案中，电动客车电池自动保温箱底座外壳3、电动客车电池自动保温箱后箱板外壳5，电动客车电池自动保温箱盖板外壳13上有边槽，以便电动客车电池自动保温箱左箱板外壳7、电动客车电池自动保温箱右箱板外壳9、电动客车电池自动保温箱前箱板外壳11插入边槽，快速拼装成整体。

c) 本方案中，电动客车电池自动保温箱左箱板外壳7、电动客车电池自动保温箱右箱板外壳9、电动客车电池自动保温箱前箱板外壳11、电动客车电池自动保温箱盖板外壳13拆卸后安放在电动客车电池自动保温箱旁边的电池自动保温箱箱板存放室21里。

d)本方案中，寒冷地区气温下降到一定温度后，人工将电客汽车电池自动保温箱左箱板外壳7、电动客车电池自动保温箱右箱板外壳9、电动客车电池自动保温箱前箱板外壳11插入电动客车电池自动保温箱底座外壳3、电动客车电池自动保温箱后箱板外壳5、电动客车电池自动保温箱盖板外壳13边槽，快速拼装成整体。

e)本方案中，寒冷地区气温上升到一定温度后，人工将电动客车电池自动保温箱左箱板外壳7、电动客车电池自动保温箱右箱板外壳9、电动客车电池自动保温箱前箱板外壳11、电动客车电池自动保温箱盖板外壳13从电动客车电池自动保温箱底座外壳3、电动客车电池自动保温箱后箱板外壳5边槽拔脱出，放入电池自动保温箱箱板存放室。

f)本方案中，当电动客车电池自动保温箱温度传感器19温度高于设定值，电动客车电池自动保温箱后箱板电热丝控制器18自动报警，表示该期间气温上升，电池自动保温箱不起作用。

4．本项目与其他同类产品优势

a)本项目一种寒冷地区电动客车电池自动保温箱采用拼装式结构，除电动汽车电池自动保温箱底座、电动客车电池自动保温箱后箱板固定在电动汽车底盘上外，其余电池自动保温箱板都可拆卸，以免在夏天温度高时影响电池散热。

b)本项目一种寒冷地区电动客车电池自动保温箱，采用电动客车电池自动保温箱后箱板电热丝控制器控制电动客车电池自动保温箱后箱板电热丝加热或中断加热，确保电动客车电池自动保温箱在设定温度内。

c)本项目一种寒冷地区电动客车电池自动保温箱，它的块箱板外壳里填充了高效纳米保温材料高效纳米保温材料，高效纳米保温材料是世界上质量最轻、保温隔热性能最好的固体材料，导热率为0.008-0.025W/mK,保温效果是普通保温材料的5-8倍。极大节省了电热丝耗电量。

d)本项目一种寒冷地区电动客车电池自动保温箱，解决了寒冷地区电动汽车电池寿命短，电量下降快，电机无法启动的瓶颈问题。有利于在寒冷地区推广电动汽车的应用。

e)本项目一种寒冷地区电动客车电池自动保温箱，电动客车电池自动保温箱左箱板外壳、电动客车电池自动保温箱右箱板外壳、电动客车电池自动保温箱前箱板外壳、电动客车电池自动保温箱盖板外壳拆卸后安放在电动汽车电池自动保温箱旁边的电池自动保温箱箱板存放室里，安装时由于是插在电动客车电池自动保温箱底座外壳、电动客车电池自动保温箱后箱板外壳的边槽里，可在10分钟内快速拼装成保温箱整体。操作简单，节省时间，无需操作培训。

f)当电动客车电池自动保温箱温度传感器温度高于设定值，电动客车电池自动保温箱后箱板电热丝控制器自动报警，表示该期间气温上升，电池自动保温箱不起作用，提醒车主拆卸电池自动保温箱块活动箱板。

g) 高效纳米保温材料重量轻。据计算，每个保温箱重量不大于10kg.

h) 本方案同样适用于乘用车电池自动保温。

三．电动客车在低温环境下保温实验数据

本实验对充水温度95度钢管使用使用6mm, 12mm高效纳米保温材料和没有使用高效纳米保温材料作测试，当时室温为6-9度。结果为：

无高效纳米保温材料钢管充水温度95度到45度，需要2小时，见表3。6mm高效纳米保温材料钢管充水温度95度到45度，需要5小时30分，为无高效纳米保温材料保温时间2.75倍，见表4。12mm高效纳米保温材料钢管充水温度95度到45度，需要11小时30分，为无高效纳米保温材料保温时间5.75倍，见表5。

表3 无高效纳米保温材料

表5 12mm高效纳米保温材料

四、电动客车整车恒温工作解决方案

燃油、燃气汽车在高温天气启动空调制冷，将耗费大量能源。而电动汽车无论在高温天气启动空调制冷，低温天气启动空调保温，都大量消耗蓄电池电能。可以说，高温、低温天气是影响电动汽车发展的一个大敌，不解决上述的问题，电动汽车就很难在北方低寒地区和南方高温地区大量推广。因此，如何保障电动汽车在低温和高温条件下实现正常的续驶里程，以及如何节省燃油，燃气汽车在高温启动空调时的能源消耗，是本项目的目的。

电动客车车厢高效保温层，主要包括：客车车厢、顶层塑料薄型板外壳、顶层外壳里层高效纳米保温材料，后箱板塑料薄型板外壳、后箱板塑料薄型板外壳里层高效纳米保温材料，底层塑料薄型板外壳、底层塑料薄型板外壳里层高效纳米保温材料，前箱板塑料薄型板外壳、前箱板塑料薄型板外壳里层高效纳米保温材料，车厢玻璃保温膜，其特征是：顶层塑料薄型板外壳拼装成顶层保温层，底层塑料薄型板外壳拼装成底层保温层、并有车厢左、右、前、后塑料薄型板外壳，和车厢左、右玻璃保温膜，形成封闭保温空间。当汽车启动空调并达到设定温度后，汽车车厢温度可长时间保持恒温，可节省大量汽车能源。尤其是电动汽车空调冬天使用电池对车厢加热，夏天使用电池对车厢制冷，大大节省了汽车电池用电量，增加汽车运行里程。另外，前挡风玻璃可采用Low-E隔热玻璃，该玻璃从外往内看有颜色，从驾驶台往外看透明。欧美国家已开始将Low-E隔热玻璃用于挡风玻璃。

本方案同样适用于乘用车车厢保温。

五、电动客车电池保温和车厢保温安全性

电动客车电池保温装置首要解决安全性问题，该保温装置安全性有如下方面：

1)电动客车电池保温装置采用低电压电加热，无论加热多长时间，电热温度始终保持在设定值，即使自动控制器失控，保温装置也不会升高温度，只是浪费电能而已。

2) 电动客车电池保温装置采用高低温设定值，使得电池保温箱内始终在设定温度内。

3) 电动客车电池保温箱的保温纳米层有阻燃特性，一定程度阻止电池自燃。

4) 电动客车安装保温层同样具有阻燃特性特性，一定程度阻止车厢燃烧蔓延到电池或油箱（如电油混合动力客车），气瓶（如电气混合动力客车）。

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