“怕冷”的电动汽车,如何熬过这个寒冬?



根据中国气象局专家预测,今年冬天将出现“拉尼娜”现象,会导致我国冬季温度偏冷。消息一出,艾迪哥的朋友圈炸了,有人表示“新买的iPhone12恐怕不只绿屏,又要黑屏了”,有人担忧“我的model 3续航不知道能不能熬过这个冷冬”……让艾迪哥怀疑自己的朋友圈都是凡尔赛文学家。

不过这种担忧也不是无病呻吟,因为锂电池在低温下续航变差,已经是普遍现象。

锂电池不抗冻,被投诉“惨”了

工业和信息化部的数据显示,我国电动汽车成交量连续5年位居全球第一,去年电动汽车产销量超过120万辆。只是,在这份亮瞎眼的成绩单背后,锂电池却被投诉“惨”了。

有数据显示,消费者对新能源汽车投诉的质量问题主要集中在锂电池,占比超过一半,高达64%。

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锂电池被投诉的问题主要集中在四方面:“续航能力差”“很怕冷”“充电难体验差”“危险源”。当中,“续航能力差”又与“很怕冷”密切相关。

去年,中国汽研测试了一批电动汽车的电磁续航情况,结果发现,测试车型在-7℃低温下的续驶里程,平均比常温23°C工况下衰减37.7%,能量消耗率平均增加了54.5%。说明低温对续航和能耗的影响确实“严重”,也难怪会招来这么多投诉了(向微信号“艾迪汽车”回复“电池报告”可以获取完整测评报告内容)。

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也不怪车企不努力,因为这个问题并不好解决,原因有二:

第一、人怕冷,耗电多。冬天开车,多半会开空调制暖。制暖相比制冷会耗费更多能量,再加上空调在低温下工作效率也会变低,让电池耗电量激增。让你大冬天开车不开空调,不现实。

第二,锂电池怕冷,变“懒惰”。电池中的锂离子,在放电时要从负极穿越隔膜和电解液达到正极,充电时又从正极穿越到负极。

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人在冬天不愿意动弹,锂离子在低温下也相对不活跃,加上电解液在低温下变得更粘稠,要让锂离子从正负极来回穿越,困难得就像让人冬天早上5点从被窝里钻出来一样。充电充不满,放电又放不出来,电池长续航无从谈起。

各路招数,破解“怕冷”宿命

在科技日新月异的时代,电动汽车低温下的续航问题不会破解不了,只是需要时间。目前已有了一些解决方案,包括:PTC预热、电热膜预热、液冷系统预热、相变材料预热系统、热管预热系统、交流预热系统等。其中应用得最广泛的有两种。

    一是威马的柴油驻车加热系统,如下图。

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原理是燃烧柴油,对管路内的液体加热,再利用它对电池包和座舱加热,保持电池包在恒温状态。这种方法好处是使用外部动力加热,从而减少锂电池电量消耗。网络流传的数据显示,一箱柴油可供加热使用大概20天左右。

二是采用电池预加热系统,这是更主流的做法,特斯拉、蔚来和比亚迪都用这个解决方案。

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拿特斯拉举例,它是利用电驱系统的废热(如电机工作时产生的热量)来加热,此时低温冷却液会进入驱动系统进行热交换,变成高温冷却液,再进入电池包对电池进行加热。

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在特斯拉手机应用程序温度预设界面,可以提前设置好车厢温度数,然后车辆就会预热。只要电池量保持在20%以上,车厢都会自动保持在这个温度值。

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除了以上两种解决方案,国内的电池制造商宁德时代还想出了一个办法——低温速热。思路是从电池管理和电池本身入手,让电池的电芯从内部发热,实现电芯的自加热效果,宁德时代表示,能在15分钟内,让电池从-20°C升温至20°C。不过宁德时代只是对外展示了这项技术在实验室中的效果,目前还没有进行相关产品的量产。

再给一点时间,未来可期

无论是电池预加热系统还是柴油驻车加热系统,以及宁德时代的“低温速热”,大致都是提供热量给锂电池加热,有点像热水袋的意思,都不是从根本上改变锂电池怕冷的“本性”。有办法破解吗?还是有的,比如采用固态电池。

根据“十三五”国家重点研发计划《新能源汽车》总体专家组于2017年底提出的我国动力电池技术发展技术路线,汽车电池的未来发展大方向是开发固态电池。固态电池与目前常规电池的区别,粗暴地说就是将电池中的液态的电解液换成固态的电解质,同时电池能量密度更高,稳定性更强,因而冬季续航里程不会缩水太多。

当然,从研发到实际应用,这是一个相对漫长的过程,预计要到到2030年才能实现大规模商业化。

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中国汽研曾在测评报告中,建议车企改善电池包保温密封、BMS、热管理系统的协同控制能力,提高动力电池系统在低温环境下的保温能力和快速加热能力。通过对电池各方面的优化,综合性地提升电池在低温下的续航能力。

所以,企业和研发机构都在不断升级正极、负极、电解液、隔膜等材料,加上国家对新型技术研发的加持,电动汽车怕冷的“宿命”在未来会被改写。

不过,在这些技术成熟之前,各位车主还是多掌握一些缓解跑电的小技巧,比如将车停在温度较高的室内停车场,或者停在充电桩附近以便及时蓄电。