拿什麼拯救你?怕冷的“電動爹”

每年冬天,電動車主都要遭受身體和心理的雙重打擊,一是在車裏不敢開空調暖風被凍成狗,二是遭受汽油車主的羣嘲。今年也不例外,即使很多純電動車的續航已經超過了600公里,車主依然不敢很任性的開空調,因為冬天電動汽車續航縮水非常嚴重,有的車型甚至超過了50%。

中國大力發展電動汽車已經有10年時間了,“電動爹”怕冷的問題依然沒有解決,取笑電動汽車冬天續航衰減依然是電動車黑們樂此不疲的娛樂方式。難道,“電動爹”怕冷的問題真的就無解了嗎?

首先亮明觀點,絕不是的。作為電動汽車最堅定的支持者,EV君堅定認為電動汽車的低温性能是完全可以提升到能夠滿足冬季正常使用要求的。

從過去10年的發展歷程來看,從磷酸鐵鋰電池到三元鋰電池,電池包的温控從風冷到液冷,電動汽車的空調從PTC加熱到熱泵,電動汽車的NEDC續航從200公里到600公里等等,都在不斷提升電動汽車的低温性能。

而技術進步是沒有止境的,終有一天“電動爹”將不再怕冷。雖然這需要一個過程,但並不意味着在這之前,我們什麼事情都做不了。其實當前還有很多措施可以不斷提高電動汽車的低温性能。而且,有些改變的效果是立竿見影的。

怕冷是電動汽車的天性嗎?

怕冷是電動汽車的天性嗎?在目前的電池技術水平下確實如此。

目前電動汽車普遍使用的是磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池,氣温越低,電池中化學成分的活性就越低、電解液變得粘稠導電能力下降,電池內阻變大,充放電功率都明顯降低。一些研究表明,在其他條件不變時,當氣温降低到零下25℃時,鋰電池的充電能力比零上5℃時下降超過80%,放電能力下降超過85%。

拿什麼拯救你?怕冷的“電動爹”
經常開電動汽車的用户都有這種經驗,冬天早上啓動車輛時,電池和車輛温度都很低,如果同時啓動空調暖風、電池加熱、座椅加熱、方向盤加熱,再加上大燈、娛樂系統耗電,車輛處於滿負載運轉狀態,電耗會非常高,續航快速下降。待行駛一段時間後,電耗才能慢慢降下來。

低温環境下電動汽車的制動能量回收的效率也會降低,也影響續航里程。為什麼會這樣?主要是因為低温下電池充電性能受到影響,為了保護電池,車輛選擇少回收制動能量,或者不回收制動能量。

有些電動汽車的制動回收效率比較高,可以為車輛貢獻10%-15%的續航里程,如果低温下制動能量回收受影響,對車輛續航的損失也是比較大的。

拿什麼拯救你?怕冷的“電動爹”
冬天充電也是個大問題。由於低温充電容易發生負極析鋰,形成鋰枝晶後可能刺穿隔膜,嚴重影響電池壽命和安全。為了保護電池,車輛的電池管理系統BMS的控制策略會嚴格限制低温條件下的電池工作邊界,也導致低温下整車性能縮水。

電動汽車續航名不副實用户心理落差大

雖然由於電池的化學特性,電動汽車冬季續航縮水是難以避免的,但導致用户體驗差、心理落差大的還有一個原因——汽車企業宣傳的續航與日常使用中的實際續航差距過大,嚴重的名不副實,車主普遍有“上當受騙”的感覺。

車企公佈的NEDC續航數據是根據國家標準GB/T 18386-2017《電動汽車能量消耗率和續駛里程試驗方法》在國家認可的檢驗機構測試得出的。但該標準“先天不足”,因為測試温度是室温條件,也就是20-30℃,而北方冬季氣温普遍均在零度以下,2020年冬季北京的極端氣温達到了零下18-19攝氏度。

此外,上述標準的測試也只包括NEDC工況和等速工況,車輛多數時間處於勻速行駛狀態,沒有充分考慮市區堵車時車輛走走停停的情況,而且測試時空調、大燈、座椅加熱等負載都會關閉。與實際使用工況差距很大。

由於目前電動汽車續航里程的測試温度和測試工況都比用户日常實際的用車條件更加簡單、温和,自然不能反映冬季正常使用條件下的續航能力。

根據很多電動車主的使用經驗,冬季氣温低於零下時,如果不開空調暖風,車輛實際續航大約縮水20%-30%,如果開空調暖風,縮水高達40%-50%,如果再加上高速行駛,續航損失的比例會更高。

那麼有沒有更符合實際使用工況的測試標準呢?財政部、工信部等四部門此前聯合發佈的《關於進一步完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》明確規定,我國將採用新的試驗測試方法標準來測試新能源汽車。其中,混合動力汽車的測試方法將從NEDC切換為WLTC(全球輕型汽車測試循環),純電動汽車的測試方法則採用CATC(中國汽車行駛工況)。

據瞭解,中國工況規定了高、低温環境開啓製冷、暖風狀態下能量消耗量和續駛里程試驗方法,模擬30攝氏度和零下7 攝氏度車輛在道路上的運行狀況。

毫無疑問,相比NEDC工況,用中國工況測試出來的電動汽車續航將更加接近於用户真實使用狀態,也讓用户對自己所購買的電動汽車的續航水平有更加合理的預期,從而減輕心理落差。

如何讓電動汽車不怕冷?

雖然目前的電池技術還無法徹底解決電動車冬季續航嚴重衰減的難題,但並不意味着我們什麼都做不了,實際上有很多改善的措施。

首先,給電池加熱,也就是增加電池熱管理系統。比如在啓動車輛後對電池進行加熱、或者在停車狀態下插着充電槍對電池進行保温等等。這些方法有助於讓電池工作在最佳温度區間,從而提升車輛低温性能。

傳統的外部加熱方式目前主要的問題是加熱速度比較慢,加熱一分鐘電池温度最高也只能升高0.5攝氏度左右。寧德時代目前正在開發一種電池內部自加熱技術,主要原理是對電池進行大電流脈衝放電,利用電池自身內阻對電池加熱。15分鐘之內可將電池包從-25℃加熱到5℃,容量損失6%,放電能力提高7倍,充電能力提高5倍。這種加熱方案已經完成電池模組和電池包層級的功能測試,正在開展產業化方案設計和推廣,並已與一汽、吉利等整車企業對接,預計今年可實現裝車應用。

不過,不論是哪種加熱方式,電池的熱管理技術存在一個平衡性的問題,因為加熱電池的能量來自於電池本身,所以需要更大的電池包來增加電池容量供加熱電池使用,需求車企在車輛成本與性能之間做好平衡。

拿什麼拯救你?怕冷的“電動爹”
其次,採用熱泵空調。空調暖風是冬季影響續航的主要因素之一,傳統的PTC加熱方式太耗電,功率一般都有3-4kW,開空調一小時就要消耗3-4度電。如果採用熱泵空調,產生同樣多的熱量所需耗電量至少會減少50%以上。

但熱泵空調也並非完美,比如它的制熱效率比較低,也就是説熱得慢,尤其是外界氣温非常低的情況下。另外,熱泵空調的成本也比較高。但從提升電動汽車低温性能的角度來説,熱泵制熱毫無疑問要優於PTC加熱。

當然,以上只是一些改善性措施,最根本的仍然是加快研發性能更好的動力電池,比如半固態電池和全固態電池。這方面也有值得期待的好消息,比如蔚來的半固態電池明年底將量產裝車。

冬天如何更好的使用電動汽車?

必須要承認的是,在電池技術進一步成熟之前,電動汽車冬季續航縮水的問題無法從根本上解決,但車主在冬季用車時仍然有一些可以改善的措施,同時,也有一些問題需要注意。

首先是一些雖然會降低舒適性、但可以避免續航嚴重縮水的方法。比如,剛剛啓動車輛時,不要全負載運行,可以先開啓座椅加熱和方向盤加熱,也能減輕寒意。待車輛行駛一段時間,電池温度上升、放電性能恢復後,再開啓空調暖風加熱座艙。

為了應對低温下充電速度慢、或者充不進電,最好是每次行車結束後,趁着電池温度還比較高就馬上充電,會比涼車時充電效率更高。

其次,有些用車習慣也需要改變。比如外界氣温較低時,電動汽車的制動能量回收功能會受到影響,尤其是車輛剛剛啓動行駛時。這時候鬆開加速踏板後,車輛制動效果很較差或者根本不會產生制動力,這時候就要非常注意控制車速,否則容易發生追尾等安全事故。

另外,還有一些措施可以避開純電動車的性能短板,比如網約車公司和平台儘可能地向市場投放插電式混合動力車型或者增程式電動車,或者是支持換電的純電動車。

實際上,對於冬季寒冷的北方地區來説,推廣插電式混合動力汽車是非常不錯的選擇。所以,最後我們也再次呼籲北京放開對插電式混動車輛的限制,從廣大人民羣眾的實際利益出發,讓插電式混動車輛享有和純電動車一樣的政策。

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