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究竟什么原因,让电动汽车的冬季续航仅剩一半?

2019-12-16 浏览次数:2,047 次 盖世汽车

很多早期就开始接触电动汽车的朋友,对冬季续航衰减问题可能早已见怪不怪了,无非就是早上出门多穿点,空调少开会儿。

但是随着电动汽车开始大面积普及,很多初次使用电动汽车、对其原理不够了解的消费者,对于首次由它们陪伴的寒冬,可能真的感觉有点儿冷。

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日前某电视节目报道,广汽新能源AionS用户在进入冬季后,车辆实际续航仅剩官方宣称的一半,不足260km(该车NEDC续航510km)。

冬天的低温环境对电动汽车来说就这么如狼似虎吗?很遗憾,以目前的技术来说确实是的。归纳起来原因,可以概况为两点:一是人怕冷,二是车更怕冷。

人怕冷

于是就要开暖风,即便是大家都熟悉的燃油车,夏季开空调油耗也会大幅上升。而冬季开暖风,情况会更加严峻。

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制暖需求量更大:制暖/冷的消耗主要由温差决定,冬季北方平均气温在0℃以下,制暖需求温度一般在25-30℃,相差至少25℃。

制暖效率更低:制冷由压缩机通过电能/动能搬运热量来实现。而制暖通常还是由“电能转化热量”的PTC来实现,效率要低得多。

燃油车也开暖风,为什么没觉得冬天更耗油呢? 原因在于,发动机工作会产生大量的热,这些热量足以家用小轿车使用了。而电动汽车呢? 工作的时候电池、电机都非常地“冷静”,没有余热可用啊!

咱们也可以换个角度来理解,电动汽车正是因为能量转换效率高达90%以上,比发动机的20-40%高很多,所以余热才少、所以才需要消耗额外的制暖能量的。

 

电池怕冷

对于锂电池怕冷,大部分人仅有模糊的、感性的认识,而不清楚具体原理。今天我们就简单的讲一下,保证通俗易懂。

首先低温是如何折磨锂电池的?

下图是锂离子电池的基本原理,只需要记住以下3点就可以了:

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正极才是锂离子的家:当所有锂离子均到达正极,回到家时,它们就不再想动了。也就是,没电可放了。
强迫锂离子背井离乡,就是充电:为了避免成为死肥宅,人们就要“充电”。正负极通电之后,在各种电场力、扩散力、电化学力的作用下,锂离子们背井离乡,离开正极的家,穿越电解液,来到负极暂居下来。也就是,充满电了。
思乡心切,期待放电:锂离子思乡心切,一旦有机会飞奔回正极,回家的过程中伴随着巨大的能量释放,驱动车辆前行。
那么,低温下的锂电池,发生了哪些变化呢?
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容量损失,锂离子 “冻住”:负极的锂离子本来思乡心切,但低温下部分锂离子失去活性(图中黄色圆圈),不愿意出门了。打个比方,本来你在银行有100万元,惹上官司后银行冻结了20万元,这部分就不能使用了。若能证明清白(温度恢复),冻结的20万元还能恢复(电量也能恢复),不会凭空消失。
放电损失,电解液固化:温度正常时,锂离子可以顺利地穿过电解液。低温时,电解液变得“粘稠”,甚至“结冰”,锂离子的归家异途就变得凶险了,要费不少力气才能穿过去。微信图片_20191213142501.jpg
具体表现就是内阻增大,如图所示3种不同状态的电芯,在0度以下的时候内阻都显著增大。微信图片_20191213142639.jpg
充电衰减:直观地理解,负极材料的晶格就像蜂巢一样,锂离子来了之后可以“嵌入”进去,英文叫intercalation。在低温下,晶格就收缩了,锂离子“嵌入”变得困难。所以电池管理系统就自觉地降低充电速度,这就会导致第二天早上也充不满,本来就堪忧的续航,雪上加霜。
有人说,如果让BMS在低温下强行加大电流呢,就不能把锂离子给强行挤进晶格吗?答案是,可以是可以,但晶格有可能就“挤破”了,这会造成电池容量的永久性损耗。也就是对锂电池伤害最大的“晶体析出”现象,这部分损伤是不可逆的,除非换电池。
电池加热:在电池本身之外,还有另一个对冬季电耗影响较大的东西,便是现在越来越普遍配备的低温电池加热系统。车企们也是好意,为了让电池更早进入适宜的工作状态,不影响车辆的充放电效率,通过空调PTC加热一组液冷管路来为电池加热。
这就是有时候你发现,我启动之后也没开空调给自己“加热”,怎么原地不动就少了3、4km续航的原因。
多管齐下,开流节源,电动汽车冬季续航减半也绝不是很夸张的说法了。
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至于如何缓解,冬季将电动汽车停在车库里是最理想的环境,可以更久的保持电动温度,不过有这个条件的用户并不多。另一个办法是尽可能的保持交流充电状态,哪怕没有充电桩使用220V家用充电盒也可以。
主观上,如果还没购车但是有计划选择纯电动汽车的朋友,可以看看一些配备了“热泵空调”技术的车型,具体哪些就不说了,免得成为恰饭文。
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