快速直流充電可以在20分鐘內(nèi)將電動(dòng)汽車電池從約20%充到80%。這還不錯(cuò)，但加滿油箱的時(shí)間大約是普通汽油車的六倍。

更快充電的主要瓶頸之一是冷卻，特別是大容量電動(dòng)車電池組內(nèi)在充電時(shí)冷卻不均。Hydrohertz是一家由前賽車和電力電子工程師創(chuàng)立的英國初創(chuàng)公司，他們表示有一個(gè)解決方案：在充電時(shí)將液體冷卻液精精準(zhǔn)確地噴射到需要的位置。其解決方案于十一月公布，是一種旋轉(zhuǎn)冷卻劑路由器，能夠在溫度驟升時(shí)精確點(diǎn)火，且在毫秒級(jí)內(nèi)——遠(yuǎn)快于任何單環(huán)系統(tǒng)的反應(yīng)速度。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，這項(xiàng)冷卻技術(shù)使電動(dòng)汽車電池能夠安全地充電，時(shí)間不到傳統(tǒng)冷卻架構(gòu)的一半。

更智能的冷卻液搬運(yùn)方法

Hydrohertz稱其解決方案為Dectravalve。它看起來像是一個(gè)簡(jiǎn)單的歧管，但實(shí)際上包含兩個(gè)同心圓氣缸和一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，可以將冷卻液引導(dǎo)到電池組內(nèi)多達(dá)四個(gè)區(qū)域。它安裝在電池組的冷板之間，冷板設(shè)計(jì)用于通過物理接觸高效帶走電池單元的熱量，同時(shí)主冷卻液供應(yīng)回路，取代了一堆閥門、支架、傳感器和軟管的糾纏。

為了降低成本，Hydrohertz設(shè)計(jì)Dectravalve采用現(xiàn)成材料、密封件以及尺寸公差，這些公差可通過許多主要零部件供應(yīng)商使用的制造工具實(shí)現(xiàn)。保持簡(jiǎn)單和相對(duì)便宜，可能有助于Dectravalve在以節(jié)儉著稱的汽車制造商和供應(yīng)商中獲得青睞。賓夕法尼亞州立大學(xué)機(jī)械與化學(xué)工程教授王朝陽表示：“熱管理正趨向于簡(jiǎn)化和超低成本，他的研究領(lǐng)域包括處理電池和燃料電池內(nèi)部流體相關(guān)問題。他指出，汽車制造商更傾向于被動(dòng)冷卻——但如果它會(huì)減慢快充速度，則不支持。所以，至少目前，智能控制至關(guān)重要。

Hydrohertz制造Dectravalve時(shí)，是用普通水乙二醇（也稱為防凍液）來實(shí)現(xiàn)積分的簡(jiǎn)單化。使用通用防凍劑可以避免在驗(yàn)證過程中，供應(yīng)商或電動(dòng)汽車制造商必須確認(rèn)某些特殊配方是否與冷卻系統(tǒng)其他部分兼容且不會(huì)引發(fā)意外并發(fā)癥的步驟。Hydrohertz創(chuàng)始人兼技術(shù)官M(fèi)artyn Talbot聲稱，由于一個(gè)Dectravalve可以替換傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的多個(gè)閥門和管路組件，它減少了零件數(shù)量，減少了泄漏點(diǎn)，并降低了保修風(fēng)險(xiǎn)。更嚴(yán)格的熱控還使汽車制造商能夠縮小超大尺寸的泵、軟管和熱交換器，從而提升成本和車輛包裝。

閥門每秒多次讀取電池組溫度，并瞬間改變冷卻液流量。如果有高負(fù)載事件——比如快速充電——會(huì)提前定位，使得在溫度上升前，將更多的冷卻液分配到已知的熱點(diǎn)。

多區(qū)控制還可以加快預(yù)熱速度，防止電池因在極寒環(huán)境下充電而損壞。密歇根大學(xué)機(jī)械工程教授、專攻控制系統(tǒng)、能源和運(yùn)輸技術(shù)的Anna Stefanopoulou說：“你可以快速加熱加熱電池組的一半，這樣它就能安全開始承擔(dān)負(fù)載。”她解釋說，這一半可以開始接收負(fù)載，而系統(tǒng)則會(huì)更緩慢地加熱電池組的其余部分。但Dectravalve的主要功能仍然是快速冷卻并加熱有問題的電池，這樣它們就不會(huì)減慢充電速度。

對(duì)電池內(nèi)部溫度變化的快速響應(yīng)并不會(huì)增加冷卻能力，但能更高效地利用現(xiàn)有硬件。“更精準(zhǔn)地控制冷卻液，你就能免費(fèi)獲得更好的性能，”Talbot說。

充電時(shí)間可縮短60%

2025年初，Dectravalve由位于英格蘭考文垂的華威大學(xué)多學(xué)科研究中心華威制造集團(tuán)（WMG）進(jìn)行了臺(tái)架測(cè)試，該集團(tuán)與運(yùn)輸公司合作，致力于提升電池系統(tǒng)及其他技術(shù)的制造可行性。華納集團(tuán)將Dectravalve的冷卻性能與使用相同100千瓦時(shí)電池組的傳統(tǒng)單回路冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了比較。在10%到80%的快充試驗(yàn)中，Dectravalve將電池峰值溫度控制在44.5°C以下，并在電池管理系統(tǒng)干預(yù)下，將電池間溫度變化控制在3°C以下。單環(huán)系統(tǒng)的類似熱性能僅通過降低電池承受的功率實(shí)現(xiàn)——正是這種漸進(jìn)度使快充無法與汽油加滿相當(dāng)。

保持電池溫度低于50°C至關(guān)重要，因?yàn)槌^該溫度后，鋰電鍍開始形成。當(dāng)鋰開始覆蓋陽極表面——充電時(shí)儲(chǔ)存電荷的部分——而非像海綿吸收水那樣填滿電池內(nèi)部孔隙網(wǎng)絡(luò)時(shí)，電池會(huì)遭受不可逆損傷。電鍍極大地降低了電池的電荷儲(chǔ)存能力。讓電池過熱還可能導(dǎo)致電解質(zhì)分解。結(jié)果是電極間離子流動(dòng)受阻。電池內(nèi)部流量減少意味著外部電路的流量減少，外部電路為車輛電機(jī)供電。

由于Dectravalve保持了低溫且均勻的溫度——電池管理系統(tǒng)無需像能源交通警察一樣慢充以避免過熱——充電時(shí)間縮短了大約60%。據(jù)Hydrohertz稱，使用Dectravalve時(shí)電池在10到13分鐘內(nèi)達(dá)到80%的電量，而單冷卻環(huán)路則需30分鐘。

電池保持冷卻，壽命會(huì)更長(zhǎng)

利用華威的溫度數(shù)據(jù)，Hydrohertz應(yīng)用了標(biāo)準(zhǔn)降解模型，發(fā)現(xiàn)更冷、更均勻的電池組壽命更長(zhǎng)。Stefanopoulou估計(jì)，如果Dectravalve如宣傳中那樣有效，電池續(xù)航大約可以提升20%。“這可真多。”她說。

不過，這套系統(tǒng)可能要幾年后才會(huì)裝在新電動(dòng)車上，甚至可能永遠(yuǎn)不會(huì)。汽車制造商在批準(zhǔn)新冷卻液架構(gòu)之前，還需要經(jīng)過多年的循環(huán)測(cè)試、碰撞試驗(yàn)和成本研究。Hydrohertz表示，多家電動(dòng)汽車制造商和電池供應(yīng)商已啟動(dòng)驗(yàn)證項(xiàng)目，首席技術(shù)官Talbot預(yù)計(jì)隨著結(jié)果的到來，許可協(xié)議將逐步增加。但即使在最佳情況下，Dectravalve也不會(huì)讓量產(chǎn)型電動(dòng)車電池至少在三個(gè)車型年內(nèi)保持冷卻。