105
今天我們聊一個(gè)話題，隨著鋰電池在電氣化里面的滲透，48V、HEV 和 PHEV 都應(yīng)用了很多的鋰電池系統(tǒng)，為何它們的事故概率從整體來(lái)看要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于純電動(dòng)汽車系統(tǒng)。
這里所引用的一份材料來(lái)自《高性價(jià)比的 48V 鋰電子電池?zé)峁芾砑夹g(shù)方案及其在混動(dòng)車上的應(yīng)用》，里面有一些東西是我們可以和純電動(dòng)比較的。
48V 系統(tǒng)的裕度
在這份報(bào)告里面，為了盡可能降低系統(tǒng)的成本，在 Pack 和 Pack 的熱管理方面盡可能使用最少的附加，所以在以下的系統(tǒng)框圖里面，作者試圖使用完全被動(dòng)管理的策略，主要通過(guò)空調(diào)系統(tǒng)加熱+在 LFP 電池的許用充放電功率區(qū)間內(nèi)，盡可能采用充放電自熱的方式加熱電池（48V 磷酸鐵鋰電池位于副駕駛座椅下方）。
系統(tǒng)框圖
所以雖然 48V 系統(tǒng)不需要圍繞電池的特性來(lái)設(shè)計(jì)考慮復(fù)雜的熱管理系統(tǒng)，但是在考慮策略的時(shí)候，48V 電池也不是主角，車輛通過(guò) 48V 發(fā)電機(jī)和 48V 的 DC-DC 配 12V 電池可以完全滿足車輛原有的功能設(shè)計(jì)，在考慮電池的時(shí)候，就很容易的遷就電池的需要。
在溫度很低的時(shí)候 -30 度時(shí)，電池的充放電功率飛揚(yáng)有限
電池溫度升高到 0 度時(shí)，可提供 7Kw 的放電功率和 3Kw 的充電功率；電池溫度進(jìn)一步升高到 30 度以上時(shí)，充放電能力將達(dá)到最大值
48V 電池充放電功率限制
所以做這個(gè)設(shè)計(jì)里面最大的好處在于：
車輛啟動(dòng)，如果 48V 電池?zé)o法充放電，則繼電器需保持?jǐn)嚅_(kāi)，這也可以運(yùn)行；如果等到電池充放電能力得到恢復(fù)后，繼電器可以閉合把電池接到里面去。也正是因?yàn)槿绱?，在低溫情況，48V 電池的實(shí)際功率可以通過(guò)控制，限制功率的輸出，設(shè)計(jì)目標(biāo)可以容忍 48V 電池通過(guò)加熱手段一段時(shí)間內(nèi)使得充放電能力恢復(fù)，在參考講演里面，需求設(shè)定的數(shù)據(jù)為一小時(shí)內(nèi)使其充放電能力恢復(fù)以支持混動(dòng)功能（如制動(dòng)能量回收，48V 電機(jī)啟停功能等），所以其實(shí)整個(gè)系統(tǒng)的余地比較大
48V 電池系統(tǒng)加熱的策略
所以在以上的前提下，文章分析了好幾種策略，包括：
繼電器處于斷開(kāi)狀態(tài)，不用 48V 電池，讓它隨著電池自然發(fā)熱
繼電器閉合，盡可能約束電池的電流（通過(guò)控制發(fā)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)）
繼電器閉合，通過(guò)控制發(fā)電機(jī)，使得電池在循環(huán)地被充電和放電，通過(guò)充放電實(shí)現(xiàn)電池升溫同時(shí)維持電池 SOC
?
這份報(bào)告的實(shí)車結(jié)果的數(shù)據(jù)可能不完整，選的幾個(gè)案例結(jié)果如下，其實(shí)可以看到電池本身在限制的功率范圍內(nèi)進(jìn)行充放電能有效的帶來(lái)溫升和功率的爬升
下面這個(gè)圖沒(méi)放完整，是在 33 分鐘的情況，這里在完全遵循放電功率來(lái)走
48V 電池充放電功率限制
HEV 的情況是和 48V 相似，PHEV 的電池更大整個(gè)許用的功率范圍更寬，余地更大。
BEV 的電池加熱的策略
我不知道對(duì)不對(duì)，目前看下來(lái)，純電動(dòng)車比較大的瓶頸就是越來(lái)越大的電池，和用戶期望在各種條件下的補(bǔ)電速度，特別是在低溫下面的直流充電速度，在這個(gè)里面，我們要克服好幾個(gè)問(wèn)題：
用戶需要的是和常溫下相比擬的充電時(shí)間
用各種不同的預(yù)熱的方法，都需要平衡溫差、溫升速度、許用功率和總體時(shí)間的矛盾
由于電池是唯一的動(dòng)力來(lái)源，還不能慫，一定的放電功率和能量回收還得有，電耗不能變化特別多
所以這個(gè)問(wèn)題就演變成了，為了在低溫的特定性能下（包括各家媒體都要去的冬季快充、冬季動(dòng)力性和冬季續(xù)航里程的數(shù)據(jù)）不斷做平衡，雖然電池對(duì)于溫度的敏感性是很明顯的，但是整車用戶的需求更直接，兩者之間的平衡存在著很多的挑戰(zhàn)。很容易的，這里大傷小傷就隨之累積起來(lái)了（這里的溫差問(wèn)題，是不是考慮溫度最低的那顆電芯，這個(gè)是個(gè)很大的平衡點(diǎn)，要等它起來(lái)需要時(shí)間）
在這張 Taycan 給出的軟包電芯的溫度、SOC 的充電功率譜里面，10 度 60%SOC 才 50kW 的許用充電功率，算一算才只有 0.5C 左右了。往下的 0 度，-10 度其實(shí)都沒(méi)給出來(lái)，這個(gè)其實(shí)很保守的。
