鋰電池低溫加熱主要有兩種方式，一種是可變式電阻加熱，包括PTC加熱板和碳膜加熱板；一種是恒定電阻（純組性）加熱，包含硅膠加熱板、PI加熱膜、環(huán)氧板加熱膜。根據(jù)不同的阻抗特性的設(shè)計(jì)可以進(jìn)行進(jìn)一步設(shè)計(jì)。

a.純阻性的主要內(nèi)部的金屬絲和外部的材料之間的設(shè)計(jì)，根據(jù)不同的金屬絲的布局來(lái)設(shè)計(jì)外部封裝

b.PTC的板子，畢竟其強(qiáng)度相對(duì)來(lái)說比較好，而且可以整合到整個(gè)外部金屬板，絕緣性和工作壽命比較長(zhǎng)

電熱膜的加熱功率一般通過直接供電的方式進(jìn)行，實(shí)際上能調(diào)節(jié)的值一般只有PWM的脈寬，所以一般根據(jù)不同的電壓狀態(tài)是考慮電熱膜加熱功率的對(duì)應(yīng)值。串聯(lián)時(shí)電熱膜的端電壓與內(nèi)阻成正比，當(dāng)加熱膜的溫度差異和特性較大差異時(shí)，電熱膜的加熱功率也會(huì)出現(xiàn)很大不同，不同位置電芯的溫升速率出現(xiàn)差異。實(shí)際上不同的位置，電池的溫度初始并不相同。

圖1 不同的加熱材料

以PTC為例，在部件層面，需要確定其可應(yīng)用性，主要是對(duì)其特性進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)串聯(lián)應(yīng)用中的差異性進(jìn)行分析和評(píng)估。

備注“PTC加熱器有個(gè)最大的好處，其特性可以使得表面的溫度是可控的，一般自動(dòng)溫度可以設(shè)計(jì)在表面不超過70度，加熱器表面不發(fā)紅，極端情況也不會(huì)出現(xiàn)明火，從安全上不會(huì)引入額外的問題。一般PTC的測(cè)試項(xiàng)目如下：

穩(wěn)態(tài)功率、穩(wěn)態(tài)電流測(cè)試

沖擊電流測(cè)試

表面溫度測(cè)試

表面溫度均勻性測(cè)試

阻值范圍

電器性能

通斷電老化測(cè)試

圖2 PTC加熱片的一些特性

在設(shè)計(jì)中，最早乘用車和大巴都采用了加熱膜整合的方案，在大巴里面早期方案是在模板的側(cè)面加熱，把PTC板是貼在電芯的側(cè)面。在實(shí)際的使用過程中，最大的問題還是電芯的安裝位置會(huì)有差異，在側(cè)邊的位置差異使得電芯與加熱板之間的接觸狀態(tài)有差異。極端情況，模組內(nèi)的一個(gè)電芯凹進(jìn)去的，導(dǎo)致模組內(nèi)側(cè)面都貼好，凹進(jìn)去的電芯沒有加熱不到，模組內(nèi)的溫度差異會(huì)完全無(wú)法控制。因此實(shí)際中，也把加熱膜直接做在底板里面，讓加熱膜對(duì)整個(gè)底板進(jìn)行加熱之后達(dá)到效果。從整體效果來(lái)看，側(cè)面和底部都是可以加入的，位置上底部對(duì)空間的影響更小一些。

圖3 模組加熱的整合

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，由于加熱膜設(shè)計(jì)之后，需要有相關(guān)聯(lián)的溫度反饋，如下圖所示，都要為加熱膜的實(shí)際溫度進(jìn)行反饋。

a.加熱膜的并聯(lián)，使得阻值存在差異，實(shí)際的工作發(fā)熱也不同

b.電池的不同貼合狀態(tài)也會(huì)有差異，這樣會(huì)有多一個(gè)溫度數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分析

圖4 電池加熱膜被整合在電池模組內(nèi)

小結(jié)：部件層面多個(gè)加熱膜植入模組以后，部件層面的驗(yàn)證是最重要的工作，大部分供應(yīng)商沒有做過這么大面積的板子，也沒有在汽車上大部分用過。所以隨著模組做各種實(shí)驗(yàn)，評(píng)估長(zhǎng)期是非常重要的事情。