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    冬季续航缩水严重 纯电动汽车为何“怕冷”?

    来源:车质网   作者:张宇   2019/1/3   浏览3238次   

    [摘要]据中汽协数据显示,2018年前11月,国内新能源车产销双双突破100万辆大关,其中纯电动车型占据了绝大部分,电气化时代终将到来。

    回顾即将过去的2018年,在汽车领域各品牌推出的新款车型中,小排量涡轮增压、新能源车型已然成为了今后汽车发展的方向。据中汽协数据显示,2018年前11月,国内新能源车产销双双突破100万辆大关,其中纯电动车型占据了绝大部分,电气化时代终将到来。


    每当提到纯电动汽车,消费者首先想到的就是续航问题,毕竟纯电动汽车续航有限,不能和燃油车相媲美。其实,在如今已经有很多汽车品牌车型续航可以突破400公里(实际续航),而这其中也不乏一些自主品牌,如:比亚迪、荣威、蔚来等。


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    续航里程虽然增加了,但对于纯电动汽车,还有一个致命的影响因素——温度。现在正值寒冬季节,北方大部分地区气温普遍都在零下10度以下,很多纯电动汽车车主就会发现自家的车辆续航明显不如夏季,而且行驶同等距离的路况,冬季掉电更快。这种情况还体现在我们日常的其它小细节上,像燃油车蓄电池更容易出现亏电的问题,手机续航严重不足,还有部分手机品牌可能出现冻关机的情况。那导致电池在冬季续航短的原因又是什么呢?


    1.电池活性降低 内阻增加


    说到电池活性降低,首先待从电池原理说起。目前市面上大部分的纯电动汽车都使用锂离子电池组,锂电池具有重量轻,容量大等优点,所以是各大品牌的首选电池。而锂电池根据单元又可分为磷酸铁锂、三元锂和锰酸锂三种主流电池,负极都以石墨材料为主。这三种电池反应原理基本相似,都属于“摇椅式”电化学储能过程。


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    而在电池内部,锂离子的活性和温度变化有很大关系。温度越高,锂离子活性越大,也更容易穿过SEI膜和克服电解液传导的抗住。而当温度降低后,锂离子的活性就会差很多,锂离子通过SEI膜也变得困难,表现为阻抗增加。而电解液的活性在低温下同样会变差,锂离子在电解液中的扩散能力降低。其实际表现为电流值减小,同时锂电池的可用容量变小,内阻增大。


    2.低温状态下不能大功率充电 电池加热消耗能源


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    车辆在低温状态下,大功率充放电对于锂电池的伤害非常大。低温状态下锂电池内电解液导电能力变差,如果此时电池负荷太大,就会导致正负极材料结构损坏,从而使一部分可用容量永久失效。而低温状态下充电危害更大,由于锂离子移动能力变差,大功率充电就可能会导致离子堆积,而离子堆积就会造成锂枝晶逐渐生长,可能出现刺破电池隔膜,造成正负极短路,从而引发电池自燃。所以,这也就是为什么电池内部都配有加热技术。这样做一方面是为了保证电池活性从而使电池容量恢复到正常工况,而另一方面就是为了电池的安全着想。而电池加热同样也是一项非常消耗能量操作,只有经过长距离行驶,通过动能回收来抵消其消耗掉的能量。


    3.冬季开暖风 最大的能源消耗


    我们都知道普通的内燃机最高的热效率也就为40%左右,而60%的热能只能被白白浪费掉。这些热能唯一的用武之地就是暖风系统,当冬季打开暖风时,鼓风机会把这些热能进行收集,然后通过空调管道输送到车辆内部各个出风口,所以燃油消耗与不开暖风系统时基本没有太大差别。


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    纯电动汽车没有内燃机,自然也就没有热能可以收集,所以只能自己制造热能。纯电动汽车空调使用的暖风和刚才电池加热产生的热能基本类似,通过将电能转化为热能,都是使用PTC加热片进行加热,只是暖风系统使用的是PTC热敏陶瓷元件加热,相当于电磁炉中电阻丝。此外,关于电池热管理系统还有另外一套方案-高压液体加热器。这套系统在电动汽车热管理方面也有领先技术,它采用了厚膜加热元件(TFE),这种材料设计紧凑,形状可多样化,在低温状况下可实现快速响应。除了以上这些用电设施,电动汽车还有一个最大的用电部件-暖风系统,它要比上述提到的所有用电部件消耗的电量都高,通常冬季开暖风会使电动车能耗减低20-30%。加上其它能量的消耗,像北方较冷的地区,冬季续航里程可能会腰斩。


    当然,除了上述提到的这些可能会影响续航的因素之外,还有像冬季空气密度大,风阻增大和轮胎太大下降造成的行驶阻力增大,同样会影响到最终的续航里程。只不过,这些对车辆总体续航影响较小,并不会像上述提到的因素对车辆总体续航影响那么大。


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    同时,我们还调查了一位国产纯电动汽车的车主,从他的用车历程中获得了电动汽车在不同环境下的续航里程表现。如图所示:该车在25度的环境下正常使用空调续航为400公里左右,这样的温度范围一般都是在夏季。而以北京为例,秋季的气温一般在10度左右,此时电池总体续航整体影响不大。但温度一旦来到0度左右时,电池续航里程就会大大缩短,而温度每降低一度,续航里程就会大幅缩减。在零下10度的范围内,加入暖风系统的用电量,车辆总的续航已经下降到200公里。此外,我们通过询问一位东北地区的车主,该车在冬季续航不足100公里。所以,对于东北地区的消费者来说,选购纯电动汽车要做好心理准备。


    很多人常常抱怨纯电动汽车续航和厂商宣称的续航里程相差太大,其实,商场宣称的续航实际并未造假,只不过它是按照车辆最省电的模式60km/h进行测试,而在我们实际用车过程中,经常需要停、加速,所有也就造成了实际续航偏低。


    而在目前来看,纯电动汽车在冬季续航较短确实是很多车主比较头疼的问题,虽然近几年新能源汽车发展已经有一部分技术突破,但整体续航较短和冬季续航受影响依旧是迫在眉睫的一个问题。不过,相信随着时间的推移,等电动车整车全面铺开,届时电动车充电、长途行驶将不再成为一个问题。


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    (责任编辑:朱栩霖)


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