-30℃整车冰封48H 沃尔沃XC40纯电长续航版还好吗

作者：轮到你了Auto
2022-02-16 20:29
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如果把一辆纯电动汽车，丢在零下几十度的极寒环境中几天几夜，会产生什么样的后果？是电池坏了，没电了，还是电机坏了，车不能开了……

前不久，沃尔沃就干了这么一件疯狂的事情，它们把一辆XC40纯电长续航版冰封在-30℃的海拉尔整整48小时。令人意外的是，破冰后这辆车完好无损，甚至沃尔沃还把这辆XC40纯电长续航版开进了新车发布会的现场。

今天，我们就从纯技术的角度揭秘，沃尔沃XC40纯电长续航版挑战成功的核心原因。

Part 1：电池是个娇贵宝宝，怕冷也怕热

众所周知，锂电池技术的进步是近些年纯电动汽车蓬勃发展的核心原因之一，但同时也是制约纯电动汽车更进一步发展的沉重镣铐。

简单说，纯电动汽车的充放电过程，就是锂离子在电池内部正负极来回脱嵌和嵌入的过程。充电时，正极的锂离子脱嵌，通过电解液嵌入负极；放电时正相反。

受温度影响，比如低温环境下，电池正极材料活性下降，电解液导电率降低。充电时，负极还容易堆积金属锂，不仅导致可用电池容量的下降，锂枝晶的生长还会刺穿SEI膜，导致短路，诱发热失控，造成电池自燃。有数据表明，-20℃时锂电池的可用放电容量仅为常温状态下的30%左右，所以低温不仅影响电池性能，还会降低电池循环寿命，减小电池容量。

一言以蔽之，锂电池因自身物理特性，受温度影响极大，尤其是低温。

通常来说，我们期望中电池最合适的工作温度在15℃-35℃之间，但实际的用车环境温度却不以我们的意志为准。这时电池管理系统，也叫BMS（Battery Management System），就成了保证动力电池健康、安全工作的决定性外在因素。

Part 2：BMS手段众多，低温也不怕

作为统领动力电池安全工作的大管家，BMS不仅要时刻关注电池的充放电过程，还要盯着电池包内部各个区域的温度，也得及时发现每个电芯的异常情况。这就要求BMS得拥有众多手段，力保电池安全万无一失。

以沃尔沃XC40纯电长续航版为例，它搭载69千瓦时的电池包，想要保证这些电芯正常工作，沃尔沃的BMS自有一手绝活。首先，整个电池包内拥有不少于50个温度监测点，采用分层级处理的温度控制策略，及时响应不同梯度的温度控制和报警；做到了实时监测每个模组的电压和温度节点，并对电芯单体进行监控，确保了每个电芯、模组性能的一致性。

如上文所述，低温对电池的性能、使用寿命影响具大，直接后果就是车辆续航里程大幅度缩水。那么，如何精准的控制温度，最大程度保留续航里程呢？

首先，沃尔沃XC40纯电长续航版可以通过手机APP提前设置出发时间或者开启空调，当车辆正在充电时，会优先使用电网的电量为电池加热，减小对电池包本身电量的消耗，以保证续航里程。

其次，若电池温度低于-20℃，BMS会自动开启加热；同时根据外界环境，智能选择热泵空调和PTC空调的开启时机，力求消耗最少的电量，达到加热电池的目的。

此外，沃尔沃的BMS在不久之后还可以根据车载导航目的地，智能判断剩余续航里程和沿途充电站之间的关系，提前开启电池加热，以提升充电功率。

最后，也是沃尔沃BMS最重要的杀手锏——电池热管理系统。它拥有三个回路，分别是电驱回路、电池回路，还有空调回路。这三种回路互相之间配合默契，是电池热管理系统为整个电池包升温、降温、均衡温度的关键抓手。可以说，电池热管理系统的设计优劣，甚至决定了整个电池包设计是否出色。

当然，未来沃尔沃XC40纯电长续航版也会通过OTA升级的方式，进一步加强BMS的能力，带来更为智能，更为节能的管理策略和方式。

Part 3：多角度防护，热失控也不怕

细心的朋友一定发现了，行文至此，我们只说了低温对于电池的影响，以及沃尔沃BMS对抗电池低温的方式。那么，高温呢？

如果说“低温”只是影响锂电池的使用，间接导致电池安全问题的发生。那么，“高温”则会直接引发电池自燃危机。沃尔沃XC40纯电长续航版从三个层面，多角度对此进行防护。

首先，是最基础的电芯，沃尔沃并未盲目的采用高镍锂电池，一味追求电池能量密度，而是选择了当下最为均衡的单晶中镍电芯。相比NCM811电芯，这种电芯安全性更好；同时，由于是单晶结构，且在材料上优化了电芯的热稳定性，从而提升了电芯的循环稳定性，降低了热失控的风险。

其次，沃尔沃XC40纯电长续航版的电池包隔热材料也另有玄机。电芯内部的隔膜进行了陶瓷处理，对比普通三元锂电池来说，这种电芯热失控的阈值相对较高，自然不太容易发生热失控现象。另外，电芯之间的隔热材料云母片，可以保证热失控发生时，将同一模组内的电芯之间的热扩散降到最低，也可以有效阻止模组与模组之间的热扩散，还能防止高温气体直接喷到电池上盖。

最后，一旦发生热失控现象，沃尔沃XC40纯电长续航版也设计了6大核心技术，用来防火控温。从以防火隔热材料最主的低导热源阻隔，保证热失控后超过20分钟无明火；到无障碍排热，电芯和电池包之间设计有足够顺畅的排气通道，快速释放热量；再到BMS实时监测电芯温度，及时发现异常温度区域，及时降温保证安全；再到自动预警，56个测温点第一时间发出警告；接着动力系统毫秒断电，以防高压危险；最后，若是热失控无可避免，在电池着火的情况下，也能将内部压力和烟气定向泄放，避免出现非预期的爆裂。

总之，沃尔沃XC40纯电长续航版尽可能的先“热失控”一步，将风险和人员财产损失降至最低。

Part 4：戒骄戒躁，继续进步

回到本次沃尔沃XC40纯电长续航版的冰封挑战活动中来，能够顺利完成挑战，足以证明现阶段沃尔沃在新能源汽车的低温性能方面已经有了一定积累，三电技术的储备足够深厚。