主機(jī)&保護(hù)板低溫防護(hù)

由于低溫充電對(duì)電池存在不可逆損傷，因此低溫充電改善的最簡(jiǎn)單方法無(wú)非就是：既然低溫不能充電，那就干脆不充電。

低溫防護(hù)的重要思路是通過(guò)保護(hù)板的熱敏電阻NTC測(cè)量外界溫度，并將測(cè)量出的溫度反饋到主機(jī)或保護(hù)板主控芯片上，當(dāng)監(jiān)控到的外界溫度過(guò)低不合適充電時(shí)，主機(jī)或者主控芯片就會(huì)切斷充電功能。

在這一過(guò)程中，NTC作為測(cè)量溫度數(shù)值的器件，其電阻會(huì)隨著溫度發(fā)生明顯變化，測(cè)量出了NTC的電阻，就可以得到對(duì)應(yīng)的環(huán)境溫度值。

在NTC反饋溫度之后,主機(jī)或者保護(hù)板主控芯片會(huì)根據(jù)之前設(shè)定好的程序、在特定溫度條件下關(guān)斷產(chǎn)品的充電回路。從而達(dá)到低溫下保護(hù)電池不會(huì)被充電的目的。

但是明眼的小伙伴一下子就可以看出來(lái)，低溫防護(hù)措施治標(biāo)不治本，因?yàn)殡姵卦诘蜏胤雷o(hù)下喪失了充電的功能。那么是否有低溫下保持電池可以正常充電的方法呢？答案是肯定。

外回路加熱

關(guān)于動(dòng)力鋰電池而言，不允許低溫充電顯然是不現(xiàn)實(shí)的，為了保證其在低溫時(shí)的充電，就只能對(duì)電池進(jìn)行加熱了。

外回路加熱的方法多見(jiàn)諸于各項(xiàng)動(dòng)力鋰電池專利，重要方式是在電池回路中新增一個(gè)PTC加熱器及傳熱器，當(dāng)外界溫度過(guò)低時(shí)，充電電流只流經(jīng)加熱器，而后傳熱器將熱量傳導(dǎo)給電芯，在電芯溫度升高到目標(biāo)溫度之前，其處于休眠狀態(tài)。

由于有了低溫加熱裝置，我們終于可以對(duì)低溫充電說(shuō)：不怕不怕啦~~~但問(wèn)題依舊存在：這種外回路加熱的方式，效率太慢，其往往要數(shù)十分鐘才能將電芯加熱到目標(biāo)溫度，這會(huì)大幅降低用戶體驗(yàn)。那么，是否存在一種快速加熱的方式呢？這樣似乎就可以完美解決我們的問(wèn)題了。

內(nèi)回路加熱

當(dāng)加熱裝置位于電芯之外時(shí)，傳熱速度自然會(huì)很慢。但是假如加熱裝置就在電芯內(nèi)部、且每個(gè)電芯自帶一個(gè)加熱器的話，那么加熱效率的提升就將極其顯著了。

關(guān)于自加熱電芯而言，除了要常規(guī)的正負(fù)極間回路之外，還要新增一個(gè)內(nèi)加熱回路。當(dāng)外界溫度較高時(shí)，內(nèi)加熱回路不通過(guò)電流，電芯進(jìn)行正常充放電；當(dāng)外界溫度較低時(shí)，內(nèi)加熱回路導(dǎo)通并對(duì)電芯進(jìn)行加熱，加熱至目標(biāo)溫度后電芯再進(jìn)行正常充放電。

從圖一可見(jiàn)，內(nèi)加熱電芯內(nèi)部由正極、負(fù)極和加熱鎳箔三部分構(gòu)成，加熱鎳箔與加熱極耳和負(fù)極耳皆為導(dǎo)通狀態(tài)，加熱極耳與負(fù)極極耳在電芯外部有開(kāi)關(guān)連接。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到電芯溫度較低時(shí)，加熱開(kāi)關(guān)會(huì)斷開(kāi)，此時(shí)的回路如圖二所示：

電芯充放電電流直接流過(guò)加熱鎳箔、并給電芯加熱。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到電芯溫度較高時(shí)，加熱開(kāi)關(guān)閉合，加熱鎳箔不再有電流流過(guò)，電芯可以正常充放電。

這種內(nèi)加熱電芯在短時(shí)間內(nèi)完成溫度的上升，并僅損失小部分能量：

目前，此種電芯已經(jīng)在試產(chǎn)階段，如何進(jìn)一步提高加熱效率、減少加熱機(jī)構(gòu)的重量是接下來(lái)的重要研究方向。

由于此項(xiàng)研究成果創(chuàng)意十足，因此也于2016年登上了優(yōu)秀學(xué)術(shù)期刊《Nature》。

本文開(kāi)頭，小編曾說(shuō)低溫的Pack改善會(huì)有所犧牲，那犧牲的是什么呢？沒(méi)錯(cuò)，電池組的能量密度。不論是內(nèi)加熱還是外加熱，對(duì)電池組的能量密度都有著較大的影響。特別是對(duì)我國(guó)目前這種根據(jù)能量密度大小調(diào)整補(bǔ)貼力度的政策市而言，把過(guò)多的精力放在與能量密度背道而馳的方向，對(duì)電池廠而言是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。