新能源客車我國在北方寒冷地區(qū)如何推廣?2015年8月16日,“低溫環(huán)境純電動汽車發(fā)展與應(yīng)用論壇”在內(nèi)蒙古包頭市舉辦。國家和各地城市主管部門領(lǐng)導(dǎo)、行業(yè)專家、北京大學(xué)工學(xué)院、電動車輛國家工程實驗室上百位政府官員、企業(yè)高管、專家學(xué)者出席該次論壇。美國哥倫比亞大學(xué)教授、安徽藍(lán)奧汽車科技有限公司董事長郭一新老師,向筆者介紹了新能源客車動力電池抗低溫專利技術(shù)解決方案,筆者根據(jù)郭一新老師提供資料進行了編輯,供大家參考。
一、低溫對電動汽車電池的影響
低溫是電動汽車的一個大敵,不解決好這個問題,電動汽車就很難在北方低寒地區(qū)推廣開來,更是影響電動公交客車在低溫地區(qū)的推廣使用。其主要影響有3個方面:
1.隨溫度的降低,電動汽車電池效率也大幅下降。美國汽車協(xié)會組織的的測試結(jié)果標(biāo)明,一輛電動汽車在24度時續(xù)航里程為169公里,零下7度時續(xù)航里程為69公里,下降了60%。試驗車如圖1。
圖1 美國阿拉斯加州,一輛在雪天中行駛的特斯拉電動汽車。測試零下7度時續(xù)航里程為69公里,下降60%。
2.在低溫環(huán)境下,充電時間變長。根據(jù)專家提供的資料,在充電電流為5A的條件下,環(huán)境溫度-25℃時的充電時間,比25℃時的充電時間慢了63%。這樣長的充電時間,對用戶而言,選用電動汽車,已經(jīng)沒有一點實際意義。如表1。
表1 環(huán)境溫度-25℃時的充電時間,比25℃時的充電時間慢了63%
3.電池的壽命在過低的環(huán)境溫度工作時間一長,極大縮短了電池的壽命。根據(jù)美國波士頓電池公司提供的資料,一塊容量為3500mAh的電池,如果在-10℃的環(huán)境中工作,那么經(jīng)過不到100次充放電循環(huán),電量就將急劇衰減至500mAh,基本就報廢了。如表2.
表2 在過低的環(huán)境溫度極大縮短了電池的壽命
二.低溫環(huán)境下,電動客車電池自動保溫方案
1.基本結(jié)構(gòu)組成
主要包括:數(shù)個電動汽車電池、電動汽車電池自動保溫箱1、 電動汽車電池自動保溫箱底座外殼3、電動汽車電池自動保溫箱底座外殼里層高效納米保溫材料4、電動汽車電池自動保溫箱后箱板外殼5、電動汽車電池自動保溫箱后箱板外殼里層高效納米保溫材料6、電動汽車電池自動保溫箱左箱板外殼7、電動汽車電池自動保溫箱左箱板外殼里層高效納米保溫材料8、電動汽車電池自動保溫箱右箱板外殼9、電動汽車電池自動保溫箱右箱板外殼里層高效納米保溫材料10、電動汽車電池自動保溫箱前箱板外殼11、電動汽車電池自動保溫箱前箱板外殼里層高效納米保溫材料12、電動汽車電池自動保溫箱蓋板外殼13、電動汽車電池自動保溫箱蓋板外殼里層高效納米保溫材料14,電動汽車電池正負(fù)級15,16、電動汽車電池自動保溫箱后箱板電熱絲17、電動汽車電池自動保溫箱后箱板電熱絲控制器18、電動汽車電池自動保溫箱溫度傳感器19、電動汽車電池自動保溫箱后箱板風(fēng)扇20、電動汽車電池自動保溫箱箱板存放室21、電動汽車電池自動保溫箱溫度顯示器22等。如圖2,圖3,圖4。
2.主要原理介紹
當(dāng)電動汽車電池自動保溫箱1里電動汽車電池自動保溫箱溫度傳感器19度低于設(shè)定值,電動汽車電池自動保溫箱后箱板5電熱絲控制器18啟動電動汽車電池自動保溫箱后箱板電熱絲17,電動汽車電池自動保溫箱后箱板風(fēng)扇20同時工作,使得電動汽車電池自動保溫箱溫度上升,當(dāng)電動汽車電池自動保溫箱溫度傳感器19溫度達(dá)到設(shè)定值,電動汽車電池自動保溫箱后箱板5電熱絲控制器18中斷電動汽車電池自動保溫箱后箱板電熱絲17電熱,也中斷電動汽車電池自動保溫箱后箱板風(fēng)扇20工作,由于電動汽車電池自動保溫箱底座外殼3、電動汽車電池自動保溫箱后箱板外殼5、電動汽車電池自動保溫箱左箱板外殼7、電動汽車電池自動保溫箱右箱板外殼9、電動汽車電池自動保溫箱前箱板外殼11、電動汽車電池自動保溫箱蓋板外殼13的里層填充高效納米保溫材料高效納米保溫材料,電動汽車電池自動保溫箱可長時間保溫,保護電動汽車電池在寒冷狀態(tài)正常工作,并無需電動汽車電池自動保溫箱后箱板電熱絲反復(fù)電熱,大大節(jié)省了用電量,增加電動客車運行里程。該電動汽車電池自動保溫箱使用的電源,在外接電源充電時,自動使用外接電源,在運行時自動使用電動汽車電池。
3.主要特征介紹
a)本方案中,電動客車電池自動保溫箱底座外殼3、電動客車電池自動保溫箱后箱板外殼5固定在電動汽車底盤,電動客車電池自動保箱左箱板外殼7、電動客車電池自動保溫箱右箱板外殼9、電動客車電池自動保溫箱前箱板外殼11、電動客車電池自動保溫箱蓋板外殼13可拆卸。
b) 本方案中,電動客車電池自動保溫箱底座外殼3、電動客車電池自動保溫箱后箱板外殼5,電動客車電池自動保溫箱蓋板外殼13上有邊槽,以便電動客車電池自動保溫箱左箱板外殼7、電動客車電池自動保溫箱右箱板外殼9、電動客車電池自動保溫箱前箱板外殼11插入邊槽,快速拼裝成整體。
c) 本方案中,電動客車電池自動保溫箱左箱板外殼7、電動客車電池自動保溫箱右箱板外殼9、電動客車電池自動保溫箱前箱板外殼11、電動客車電池自動保溫箱蓋板外殼13拆卸后安放在電動客車電池自動保溫箱旁邊的電池自動保溫箱箱板存放室21里。
d)本方案中,寒冷地區(qū)氣溫下降到一定溫度后,人工將電客汽車電池自動保溫箱左箱板外殼7、電動客車電池自動保溫箱右箱板外殼9、電動客車電池自動保溫箱前箱板外殼11插入電動客車電池自動保溫箱底座外殼3、電動客車電池自動保溫箱后箱板外殼5、電動客車電池自動保溫箱蓋板外殼13邊槽,快速拼裝成整體。
e)本方案中,寒冷地區(qū)氣溫上升到一定溫度后,人工將電動客車電池自動保溫箱左箱板外殼7、電動客車電池自動保溫箱右箱板外殼9、電動客車電池自動保溫箱前箱板外殼11、電動客車電池自動保溫箱蓋板外殼13從電動客車電池自動保溫箱底座外殼3、電動客車電池自動保溫箱后箱板外殼5邊槽拔脫出,放入電池自動保溫箱箱板存放室。
f)本方案中,當(dāng)電動客車電池自動保溫箱溫度傳感器19溫度高于設(shè)定值,電動客車電池自動保溫箱后箱板電熱絲控制器18自動報警,表示該期間氣溫上升,電池自動保溫箱不起作用。
4.本項目與其他同類產(chǎn)品優(yōu)勢
a)本項目一種寒冷地區(qū)電動客車電池自動保溫箱采用拼裝式結(jié)構(gòu),除電動汽車電池自動保溫箱底座、電動客車電池自動保溫箱后箱板固定在電動汽車底盤上外,其余電池自動保溫箱板都可拆卸,以免在夏天溫度高時影響電池散熱。
b)本項目一種寒冷地區(qū)電動客車電池自動保溫箱,采用電動客車電池自動保溫箱后箱板電熱絲控制器控制電動客車電池自動保溫箱后箱板電熱絲加熱或中斷加熱,確保電動客車電池自動保溫箱在設(shè)定溫度內(nèi)。
c)本項目一種寒冷地區(qū)電動客車電池自動保溫箱,它的塊箱板外殼里填充了高效納米保溫材料高效納米保溫材料,高效納米保溫材料是世界上質(zhì)量最輕、保溫隔熱性能最好的固體材料,導(dǎo)熱率為0.008-0.025W/mK,保溫效果是普通保溫材料的5-8倍。極大節(jié)省了電熱絲耗電量。
d)本項目一種寒冷地區(qū)電動客車電池自動保溫箱,解決了寒冷地區(qū)電動汽車電池壽命短,電量下降快,電機無法啟動的瓶頸問題。有利于在寒冷地區(qū)推廣電動汽車的應(yīng)用。
e)本項目一種寒冷地區(qū)電動客車電池自動保溫箱,電動客車電池自動保溫箱左箱板外殼、電動客車電池自動保溫箱右箱板外殼、電動客車電池自動保溫箱前箱板外殼、電動客車電池自動保溫箱蓋板外殼拆卸后安放在電動汽車電池自動保溫箱旁邊的電池自動保溫箱箱板存放室里,安裝時由于是插在電動客車電池自動保溫箱底座外殼、電動客車電池自動保溫箱后箱板外殼的邊槽里,可在10分鐘內(nèi)快速拼裝成保溫箱整體。操作簡單,節(jié)省時間,無需操作培訓(xùn)。
f)當(dāng)電動客車電池自動保溫箱溫度傳感器溫度高于設(shè)定值,電動客車電池自動保溫箱后箱板電熱絲控制器自動報警,表示該期間氣溫上升,電池自動保溫箱不起作用,提醒車主拆卸電池自動保溫箱塊活動箱板。
g) 高效納米保溫材料重量輕 。據(jù)計算,每個保溫箱重量不大于10kg.
h) 本方案同樣適用于乘用車電池自動保溫。
三.電動客車在低溫環(huán)境下保溫實驗數(shù)據(jù)
本實驗對充水溫度95度鋼管使用使用6mm, 12mm高效納米保溫材料和沒有使用高效納米保溫材料作測試,當(dāng)時室溫為6-9度。結(jié)果為:
無高效納米保溫材料鋼管充水溫度95度到45度,需要2小時,見表3。6mm高效納米保溫材料鋼管充水溫度95度到45度,需要5小時30分,為無高效納米保溫材料保溫時間2.75倍,見表4。12mm高效納米保溫材料鋼管充水溫度95度到45度,需要11小時30分,為無高效納米保溫材料保溫時間5.75倍。
四、電動客車整車恒溫工作解決方案
燃油、燃?xì)馄囋诟邷靥鞖鈫涌照{(diào)制冷,將耗費大量能源。而電動汽車無論在高溫天氣啟動空調(diào)制冷,低溫天氣啟動空調(diào)保溫,都大量消耗蓄電池電能。可以說,高溫、低溫天氣是影響電動汽車發(fā)展的一個大敵,不解決上述的問題,電動汽車就很難在北方低寒地區(qū)和南方高溫地區(qū)大量推廣。因此,如何保障電動汽車在低溫和高溫條件下實現(xiàn)正常的續(xù)駛里程,以及如何節(jié)省燃油,燃?xì)馄囋诟邷貑涌照{(diào)時的能源消耗,是本項目的目的。
電動客車車廂高效保溫層,主要包括:客車車廂、頂層塑料薄型板外殼、頂層外殼里層高效納米保溫材料,后箱板塑料薄型板外殼、后箱板塑料薄型板外殼里層高效納米保溫材料,底層塑料薄型板外殼、底層塑料薄型板外殼里層高效納米保溫材料,前箱板塑料薄型板外殼、前箱板塑料薄型板外殼里層高效納米保溫材料,車廂玻璃保溫膜,其特征是:頂層塑料薄型板外殼拼裝成頂層保溫層,底層塑料薄型板外殼拼裝成底層保溫層、并有車廂左、右、前、后塑料薄型板外殼,和車廂左、右玻璃保溫膜,形成封閉保溫空間。當(dāng)汽車啟動空調(diào)并達(dá)到設(shè)定溫度后,汽車車廂溫度可長時間保持恒溫,可節(jié)省大量汽車能源。尤其是電動汽車空調(diào)冬天使用電池對車廂加熱,夏天使用電池對車廂制冷,大大節(jié)省了汽車電池用電量,增加汽車運行里程。另外,前擋風(fēng)玻璃可采用Low-E隔熱玻璃,該玻璃從外往內(nèi)看有顏色,從駕駛臺往外看透明。歐美國家已開始將Low-E隔熱玻璃用于擋風(fēng)玻璃。
本方案同樣適用于乘用車車廂保溫。
五、電動客車電池保溫和車廂保溫安全性
電動客車電池保溫裝置首要解決安全性問題,該保溫裝置安全性有如下方面:
1)電動客車電池保溫裝置采用低電壓電加熱,無論加熱多長時間,電熱溫度始終保持在設(shè)定值,即使自動控制器失控,保溫裝置也不會升高溫度,只是浪費電能而已。
2) 電動客車電池保溫裝置采用高低溫設(shè)定值,使得電池保溫箱內(nèi)始終在設(shè)定溫度內(nèi)。
3) 電動客車電池保溫箱的保溫納米層有阻燃特性,一定程度阻止電池自燃。
4) 電動客車安裝保溫層同樣具有阻燃特性特性,一定程度阻止車廂燃燒蔓延到電池或油箱(如電油混合動力客車),氣瓶(如電氣混合動力客車)。
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