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)計可以進(jìn)行進(jìn)一步設(shè)計。
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，根據(jù)不同的金屬絲的布局來設(shè)計外部封裝
b.PTC的板子，畢竟其強(qiáng)度相對來說比較好，而且可以整合到整個外部金屬板，絕緣性和工作壽命比較長
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應(yīng)值。串聯(lián)時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，電熱膜的加熱功率也會出現(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，主要是對其特性進(jìn)行測定，并對串聯(lián)應(yīng)用中的差異性進(jìn)行分析和評估。
備注“PTC加熱器有個最大的好處，其特性可以使得表面的溫度是可控的，一般自動溫度可以設(shè)計在表面不超過70度，加熱器表面不發(fā)紅，極端情況也不會出現(xiàn)明火，從安全上不會引入額外的問題。一般PTC的測試項(xiàng)目如下：
穩(wěn)態(tài)功率、穩(wěn)態(tài)電流測試
沖擊電流測試
表面溫度測試
表面溫度均勻性測試
阻值范圍
電器性能
通斷電老化測試
圖2 PTC加熱片的一些特性
在設(shè)計中，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)的溫度差異會完全無法控制。因此實(shí)際中，也把加熱膜直接做在底板里面，讓加熱膜對整個底板進(jìn)行加熱之后達(dá)到效果。從整體效果來看，側(cè)面和底部都是可以加入的，位置上底部對空間的影響更小一些。
圖3 模組加熱的整合
在實(shí)際設(shè)計中，由于加熱膜設(shè)計之后，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)也會有差異，這樣會有多一個溫度數(shù)據(jù)來進(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)，評估長期是非常重要的事情。
