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多年以后,新能源汽車電池更“抗凍”了嗎

 
 
 
發布日期:2019-11-28    來源:騰訊汽車    作者:綜合報道    掃描到手機

相比于汽車行業的“寒冬”,新能源車主們更擔心真實的冬天。

近日隨著氣溫的不斷降低,電動車主似乎又要迎來一年一度的比慘大賽。每年冬天,電動車的低溫里程衰減問題都會給段子手們提供不少素材,包括但不限于半路沒電推車、穿羽絨服不開暖風、柴油救援、車內電暖器等。

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然而這么多年過去,新能源、新勢力在某種程度上講已經不算“全新”了,從產品上看,主流車型的屏幕越來越大,車機越來越智能,續航越來越高——發展如斯,低溫狀態下的續航表現是否也已經隨之精進不成問題,還是始終在拖新能源地后腿呢?

圖2

低溫:鋰電池天敵之一

電池衰減問題不只出現在汽車上,很多人都有過這樣的體驗:在寒風凜冽的冬天玩手機,電量掉的飛快,一分鐘前看還剩百分之十五的電量,一分鐘后突然就自動關機了。

一切都是因為低溫所導致的電池活性降低。眾所周知,無論是磷酸鐵鋰電池還是三元鋰電池,其充放電的過程就是電池內部電子轉移的過程。而在低溫環境下,電解液粘度增大,離子的轉移會受到更大阻力,大大降低充放電的效率(是的,低溫下充電也會受到影響),進而影響到電池的容量和續航。

圖3

與此同時,空調暖風制熱對電動車來講也是個難題,和傳統燃油車可以利用發動機產生的熱量不同,電動車的空調主要依靠動力電池,巨大的消耗也會使續航里程進一步縮短。這也是不少車主寧可挨凍也不愿開空調的原因。

美國汽車協會(AAA)之前曾對數款電動車進行低溫測試,數據顯示,當溫度下降到約零下6攝氏度時,電動車的平均行駛里程減少了41%。而我國前不久剛剛發布的新能源汽車評價規程中也涉及了電動汽車低溫里程衰減的相關內容,在其首次測評發現,同在WLTC工況下測試,4款車低溫行駛的續駛里程縮減幅度27%到51%。

圖5

在我國大多數地區,電動汽車都要或多或少面臨低溫環境行駛的問題,因此如何解決這一問題成了重中之重。“進軍東北”也成了一個危險又誘人的夢想。

新能源過冬方法論

最為簡單粗暴的當然是——增大電池容量。隨著電池在數量和能量密度上的不斷發展,如今電動車的主流續航已從之前的200-300km升至400-500km,甚至不斷有600km+的產品出現。此舉相應地也提升了車輛低溫續航能力,然而這個靠不斷堆料的方法顯然是治標不治本。

因此最根本的還是從溫度出發:既然低溫電池表現差,給它創造適合的溫度環境不就行了?于是電池熱管理系統(BATTERYMANAGEMENTSYSTEM,簡稱BMS)應運而生。

圖6

電池熱管理系統是利用各種手段讓電池在工作時始終處于合適的溫度區間,從而減少溫度過低或過高給電池帶來的損耗或安全隱患。例如獨立的風冷、液冷系統,PTC電加溫系統,電池低溫預熱技術等,當然,這些技術也要消耗動力電池的電量。

最近也有一些基于油電混合加熱的產品出現,例如威馬的第二代電池熱管理系統便包含了外置的柴油加熱裝置,可以利用柴油產生的熱量維持電池的溫度,并“支援”駕駛艙內的暖風系統,從而為車輛增加100km左右的續航。理想ONE作為一款增程式電動車也可以利用增程器的熱量為電池組和空調加熱。

圖7

除了對電池的單獨照顧,從整車角度考慮熱管理方案也有利于電池能量的利用效率。例如大陸集團最近推出的熱管理方案將電池熱管理、電機循環系統、空調熱泵與壓縮機等各個熱循環聯系在一起,進行集成化管理,讓多余的熱量和動能反向補償回整套系統當中,實現多余熱量與動能的二次利用。根據其數據顯示,在相同的-10°C低溫下,搭載這套系統的電動汽車續航能力能夠提高25%左右。

圖8

當然,還可以從空調入手。許多車型例如廣汽新能源的AionLX、榮威MarvelX等如今已配備了熱泵空調,雖然仍有諸如低溫狀態下制熱時間較長等缺點,但與傳統的PTC空調制熱方案相比,熱泵空調的確能夠大大降低能耗。

圖9

以蔚來為代表的換電模式也是一種伴隨著爭議的迂回的解決方式。考慮到出租車和共享汽車的使用場景,北汽新能源的換電站計劃也在實施中。相比電池、車身的技術,這種模式更多涉及到的是成本和運營模式。

雖然電池的相關參數隨著技術的發展不斷提升,但低溫環境仍是鋰電池無法克服的一個弱點。除了廠家安排的各種解決方案,用戶在不影響駕乘體驗的前提下養成適合電動車的用車習慣也能起到一定的作用。從新能源整體發展來看,而其他的技術路線也能對鋰電池汽車形成有效的補充。例如最近比較火的氫燃料電池汽車,便可以在低溫環境中正常行駛,續航基本不受影響。

無論在全球范圍還是在我國,市場環境、使用場景的差異性非常大,同一種標準已經不太能適用于所有情況,需要針對地域、使用習慣甚至季節溫度的差異來打造更加個性化的產品。也許在不久以后,我們真的能夠看到專門為冬季、為極寒地區而生的新能源汽車了。

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