冬季續(xù)航大縮水 是電動(dòng)車(chē)的宿命嗎?
去年12月,我們?cè)?a target="_blank" class="cmsLink">電動(dòng)車(chē)冬季續(xù)航表現(xiàn)做了一次調(diào)查,核心結(jié)論是,雖然相比幾年前電動(dòng)車(chē)的整體續(xù)航水平有所提升,但用戶對(duì)車(chē)輛冬季續(xù)航的滿意程度并沒(méi)有隨之增加。
而隨著近期的寒潮降臨,即便是海南三亞,雖然相比北方仍有20度左右的氣溫,但對(duì)于當(dāng)?shù)鼐用駚?lái)說(shuō),仍有"幾十年沒(méi)這么冷"的體感。在這樣的情況下,消費(fèi)者對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)冬季續(xù)航的吐槽也有所升溫。
當(dāng)然,從另一個(gè)角度來(lái)看這也是一件好事。一方面隨著電動(dòng)車(chē)保有量的提升,消費(fèi)者對(duì)于這一領(lǐng)域給予了越來(lái)越多的關(guān)注,另一方面,電動(dòng)車(chē)對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)已經(jīng)從最初沒(méi)有什么要求的占號(hào)工具成為了真正融入生活的一部分。
因此,對(duì)于新事物,消費(fèi)者除了充分行使自己的發(fā)聲權(quán),也需要用科學(xué)且理性的眼光去看待。
為什么冬天續(xù)航會(huì)降低?
為什么會(huì)出現(xiàn)冬天續(xù)航大幅降低情況,與電動(dòng)車(chē)自身的屬性密不可分。相較于傳統(tǒng)燃油車(chē),電動(dòng)車(chē)具備更加復(fù)雜的電子電氣系統(tǒng),大部分零部件都有自己最佳的工作溫度范圍。
例如作為決定續(xù)航能力關(guān)鍵的動(dòng)力電池,就對(duì)溫度高度敏感,高效的工作溫度為10-30℃。過(guò)高或過(guò)低的溫度環(huán)境都需要對(duì)電池包溫度進(jìn)行調(diào)節(jié),需對(duì)應(yīng)給電池包提供或帶走一定熱量。
不同溫度條件下電池性能的變化曲線
從上面的試驗(yàn)數(shù)據(jù)圖可以看出,當(dāng)氣溫為-20℃時(shí),動(dòng)力電池僅能輸出60%左右電量,影響可見(jiàn)一斑。
同時(shí),由于鋰離子電池在低溫下內(nèi)阻增大,活性減弱,充放電功率也會(huì)明顯降低(如-25℃和5℃相比,充電能力下降超過(guò)80%,放電能力下降超過(guò)85%)。并且,低溫充電時(shí)易發(fā)生負(fù)極析鋰,嚴(yán)重影響電池壽命和安全。因此,為保護(hù)電池,BMS控制策略會(huì)嚴(yán)格限制低溫下電池工作邊界,造成低溫下整車(chē)性能明顯縮水。
不僅如此,冬季空調(diào)的使用也需要消耗相當(dāng)電量,從而導(dǎo)致能耗快速上升。對(duì)于一輛電量為35kWh以上的電動(dòng)車(chē),一般空調(diào)能耗占比在20%左右。因此,動(dòng)力電池在低溫下輸出能量大幅降低的同時(shí)又增加空調(diào)使用,掉電速度便會(huì)進(jìn)一步加快。
另外,冬季消費(fèi)者的駕駛習(xí)慣也會(huì)影響車(chē)輛的能耗。
冬季清晨,電動(dòng)汽車(chē)整體處于低溫狀態(tài),消費(fèi)者行駛初期,汽車(chē)負(fù)載滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),如電池加熱、空調(diào)加熱、大燈、加熱座椅等,都會(huì)造成電耗一段時(shí)間內(nèi)提升,直接體現(xiàn)在續(xù)航里程的快速縮短。待駕駛一段時(shí)間后,汽車(chē)耗電量會(huì)趨于平穩(wěn)。另外,由于消費(fèi)者常以油車(chē)習(xí)慣駕駛電動(dòng)汽車(chē),加速踏板操作習(xí)慣還未形成,加上電機(jī)扭矩響應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)快于油車(chē)駕駛員的預(yù)期,經(jīng)常出現(xiàn)急加速的情況,這也會(huì)相應(yīng)提高車(chē)輛電耗。
為什么消費(fèi)者掉電感受如此強(qiáng)?
其實(shí),冬季用車(chē)能耗增加并非電動(dòng)車(chē)的"專(zhuān)利",燃油車(chē)停放一晚,油耗也會(huì)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的降低(包括發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油溫度)而增加。
例如,燃油車(chē)冬天早晨在車(chē)輛啟動(dòng)行駛至3公里左右,發(fā)動(dòng)機(jī)水溫還沒(méi)到達(dá)正常溫度,油耗會(huì)明顯增高。燃油車(chē)在冬天啟動(dòng)還需為了保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)先全車(chē)通電再點(diǎn)火啟動(dòng),讓機(jī)油升溫,潤(rùn)滑發(fā)動(dòng)機(jī)后才能出發(fā),往往正常行駛4公里后車(chē)內(nèi)空調(diào)才明顯升溫,駕駛體驗(yàn)才恢復(fù)正常。
但由于燃油車(chē)和電動(dòng)車(chē)計(jì)算與顯示能量的邏輯不同,車(chē)主的感受并不明顯。
目前,我國(guó)工信部在對(duì)純電動(dòng)車(chē)綜合里程進(jìn)行測(cè)試時(shí),采用的是NEDC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)包含4個(gè)市區(qū)循環(huán)和1個(gè)郊區(qū)循環(huán)(模擬),其中市區(qū)循環(huán)的車(chē)速較低,郊區(qū)循環(huán)的車(chē)速則較高一些。需要注意的是,在NEDC測(cè)試時(shí),所有其余負(fù)載(空調(diào),大燈,加熱座椅等)都會(huì)關(guān)閉。因此,測(cè)試出的數(shù)據(jù)與實(shí)際道路使用中會(huì)存在較大差距。
而即便是相對(duì)更靠譜的WLTP(全球輕型汽車(chē)測(cè)試循環(huán))測(cè)試,這樣的差距依然存在。
參考中國(guó)汽車(chē)工程研究院采用WLTC工況下的環(huán)境適應(yīng)性電耗差異對(duì)比數(shù)據(jù)可以看出,當(dāng)冬季寒冷條件下,負(fù)載開(kāi)啟時(shí),受負(fù)載(空調(diào),大燈,加熱座椅等)影響加上動(dòng)力電池本身化學(xué)特性與整車(chē)設(shè)計(jì)及消費(fèi)者使用習(xí)慣等,確實(shí)會(huì)導(dǎo)致實(shí)際續(xù)航里程和標(biāo)注續(xù)航里程出現(xiàn)較大差距。
這也是對(duì)比燃油車(chē),消費(fèi)者電動(dòng)車(chē)冬季續(xù)航里程變化更為敏感的主因。加上充電的便利性與時(shí)間性目前仍不能與加油相比,因此,對(duì)于電動(dòng)車(chē)冬季續(xù)航縮水的抱怨才會(huì)如此明顯。
積極尋找解決方案
毫無(wú)疑問(wèn),冬季續(xù)航問(wèn)題如何解決是決定新能源市場(chǎng)能否進(jìn)一步滲透的關(guān)鍵。目前整車(chē)、電池企業(yè)以及高校都在積極尋找解決方案。
以近幾年較為流行的熱泵空調(diào)為例,它就是車(chē)企為了提升熱效率、增加冬季續(xù)航而采取的手段之一。
熱泵作為一種高效的制熱手段,可通過(guò)蒸汽壓縮式循環(huán)將外界的熱量搬入目標(biāo)環(huán)境內(nèi),如同一臺(tái)"熱量泵"。這一技術(shù)在家用空調(diào)中早有應(yīng)用,目前技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。
在純電車(chē)型中,由于電動(dòng)機(jī)產(chǎn)熱很小,不足以滿足采暖需求,若采用熱泵采暖技術(shù),則可有效的解決冬季采暖問(wèn)題。
從下圖不難看出,近年來(lái)搭載熱泵空調(diào)系統(tǒng)的純電車(chē)型正在逐漸增多,熱泵也已經(jīng)是電動(dòng)車(chē)空調(diào)行業(yè)下一步的發(fā)展趨勢(shì)。
當(dāng)然,這只是一種錦上添花的有效方法,要從根本解決問(wèn)題,離不開(kāi)動(dòng)力電池層面的技術(shù)創(chuàng)新與研發(fā)。
據(jù)了解,寧德時(shí)代已提出了一種電池內(nèi)部快速自加熱技術(shù)。主要原理是對(duì)電池進(jìn)行大電流脈沖充放電,利用電池自身內(nèi)阻對(duì)電池加熱,通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖占空比調(diào)節(jié)加熱電流大小。該方案幾乎不增加成本,可在15分鐘之內(nèi)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,和其他加熱方案相比,綜合性能最優(yōu),且對(duì)電池壽命幾乎沒(méi)有影響。
目前,該方案已經(jīng)完成了電池模組和電池包層級(jí)的功能測(cè)試,正在開(kāi)展產(chǎn)業(yè)化方案設(shè)計(jì)和推廣,預(yù)計(jì)今年就可實(shí)現(xiàn)實(shí)際裝車(chē)應(yīng)用。
小結(jié):其實(shí)回顧一下燃油車(chē)的發(fā)展歷史我們可以發(fā)現(xiàn),雖然早在18世紀(jì)(查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策)就發(fā)明出了蒸汽機(jī),但直到1885年,卡爾.本茨才造出單缸汽油機(jī)。隨后,隨著多家汽車(chē)公司的成立,燃油車(chē)在技術(shù)和工藝制造層面才開(kāi)始有了飛速發(fā)展,最終進(jìn)入了全盛且穩(wěn)定的時(shí)期。
這期間經(jīng)歷了一個(gè)多世紀(jì)(查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策)。
因此,作為汽車(chē)發(fā)展歷史中的新生事物,新能源汽車(chē)在我國(guó)目前大約10年的發(fā)展過(guò)程中仍有課題需要應(yīng)對(duì)并不奇怪。
借用一句大家都熟悉的話來(lái)描述這一階段的問(wèn)題就是:消費(fèi)者日益增長(zhǎng)的美好出行需要和相關(guān)技術(shù)與設(shè)施不平衡不充分發(fā)展之間的矛盾。
對(duì)于行業(yè),顯然已經(jīng)充分認(rèn)識(shí)到了問(wèn)題所在,而對(duì)于消費(fèi)者,用更理性的眼光去看待這一情況則顯得尤為關(guān)鍵。
相比當(dāng)初燃油車(chē)技術(shù)的更新迭代速度,新能源汽車(chē)的核心技術(shù)發(fā)展腳步已經(jīng)提升了好幾倍。我們有理由相信這個(gè)新的市場(chǎng)正在以超越我們想象的速度真正來(lái)到消費(fèi)者的身旁。
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