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為了保暖,人們一到冬天就會穿上厚厚的外套。事實上不只是人怕冷,新能源汽車同樣也怕冷,冬天的寒意就像是一隻無形的大手,會毫不留情地扯下新能源汽車在續航方面的遮羞布。
對此,工信部裝備工業一司在近日召開了電動汽車低溫應對工作座談會。它組織了中國汽車工業協會、中國汽車工程學會,以及十餘家新能源汽車整車和動力電池企業,針對今年冬天可能出現的極寒天氣,共同研究商討對策,做好技術保障和工作預案准備,最大程度保障使用者正常用車。
事實上新能源車企也深知這一點,因此它們在宣傳時都會不約而同地忽略新能源汽車的冬季續航能力衰減這一問題,更加側重於快充技術以及續航能力。然而,如果新能源車企所宣傳的續航能力與冬季實際續航能力相差甚遠,那麼這樣的續航能力又有什麼意義呢?
電動車為何為淪為“電動爹”?
由於“電動爹”成名已久,很多人都知道純電動汽車在的冬季續能力會大幅衰減,但他們大多“只知其然,而不知所以然”。電動車的電量之所以會在寒冬之下大打折扣,其主要的原因就是動力電池的電解液並不耐寒。
要分析動力電池為什麼怕冷,我們首先要簡單瞭解一下電池的工作原理。電池在放電時負極會透過化學反應析出鋰離子,鋰離子會透過電介質運動穿過電解液到達正極,在鋰離子運動的過程中就會產生電流。
簡單來說,電池內部就像是一個游泳池,電解液是游泳池裡的水,而鋰離子則是一位游泳運動員。電解液最佳的工作溫度是在15-26℃左右,溫度越低電解液就會越粘稠,鋰離子在游泳時就會變得更加艱難,而電池的效能也會隨之降低。
除了動力電池不耐寒之外,電動車的空調暖氣也會讓原本就怕冷的動力電池雪上加霜。
眾所周知,傳統燃油車在夏天的油耗表現會比冬天更高,這主要是因為傳統燃油車需要在天氣炎熱的夏天開啟空調機來為車內提供冷氣,而冬天則可以直接將發動機的熱量搬運到車內來供暖。因此,傳統燃油車在冬天開暖氣並不會產生額外的油耗。
純電動汽車與傳統燃油車的供暖原理截然不同,前者並沒有類似於發動機這樣的發熱源,因此它只能透過其他途徑解決冬天車內的供暖問題。事實上純電動汽車發展至今,新能源汽車車企在供暖這個問題上已經給出了幾種不同的解決方案。
熱泵空調不再給“電動爹”補刀
PTC加熱是目前中低端純電動汽車主流的供暖方式。所謂PTC加熱的工作原理其實與我們在冬天常見的“小太陽”類似。它採用的是直熱式半導體電阻,它的電阻溫度會隨著溫度變化而變化,當外界溫度降低時,發熱量反而會增加,以此來達到恆溫的效果。
然而,由於PTC加熱需要消耗大量電能,因此這種加熱方式會嚴重影響純電動汽車的續航里程。據瞭解,PTC技術使用一個小時最少都要燒掉一度電,而純電動車之所以會揹負“電動爹”的罵名,這項供暖技術就是最大的幫兇。
以續航里程換來的溫暖並不會讓絕大多數純電動汽車使用者真正感到“溫暖”,因此,更加節能的熱泵空調就此應運而生。
熱泵空調與製冷系統的工作原理類似,它將外界的熱量搬運到了車內,並不需要像PTC技術那樣以電能轉換成熱能。因此,熱泵空調可以有效降低電耗,並不會讓原本就“虛弱怕冷”的動力電池雪上加霜。
雖然熱泵空調已經足夠優秀,但是它實際上只解決了純電動汽車供暖的問題,而大部分車型搭載的空調系統需要冷暖兩用。因此主機廠往往需要對空調系統的結構進行改造,而這個改造工程與技術難度導致了熱泵空調的成本高居不下。
在今年以前,熱泵空調基本只搭載到了保時捷Taycan、奧迪Q7e-tron、寶馬i3等車型上。值得慶幸的是,隨著技術的普及,成本的降低,如今我們已經能夠在比亞迪海豚等10萬級別純電動汽車上看到熱泵空調的身影。
顯然,熱泵空調已經基本解決了純電動汽車供暖耗電快的問題。然而,即便是熱泵空調技術得以普及,它能夠起到的作用也就是不再給原本就存在缺陷的動力電池補刀而已。在小雷看來,如果電動車想要擺脫“電動爹”的罵名,解決來自動力電池的缺陷才是純電動汽車技術變革的重點。
不當“電動爹”,電池還差一次變革
目前的動力電池之所以怕冷,主要是因為電解液是液體,它在寒冷的氣溫條件下會凝固。從理論上來看,搞清楚動力電池怕冷的癥結所在之後,再來對症下藥就簡單了。然而,實際操作起來卻是困難重重,目前車企與動力電池供應商主要就是讓動力電池的工作溫度儘可能接近25℃,以此來最佳化純電動汽車的冬季續航能力。
除了部分定位低端的新能源代步車之外,大多數新能源汽車都配備了液冷恆溫電池技術。該技術主要是透過在電池包內增加溫控感測器以及液體管道的方式來控制電芯溫度。如果感測器發現電芯過熱,那麼液體管道中的液體就會智慧降溫,反之則會加熱升溫,以此來確保動力電池一直在合適的工作溫度。
在小雷看來,液冷恆溫電池技術雖然能夠緩解電解液怕冷的硬傷,但是它並不是新能源汽車完美的禦寒方案。要知道,液冷恆溫電池技術本身並不會製冷或者加熱,而是需要依賴動力電池為其供電來進行恆溫。
在天氣寒冷的情況下,動力電池本身就處在“消極怠工”的工作狀態,此時還需要給抽取一部分電能給自身加熱,並且為了安全起見,液冷恆溫電池技術的加熱速度並不是很快。因此,這樣拆東牆補西牆的技術帶來的實際效果並不是非常明顯。當然,還有一些廠商對治療動力電池“恐寒症”有著獨到的見解。
為了同時解決純電動汽車冬季續航衰減以及供暖兩大難題,威馬在它的熱管理2.0系統中加入了一臺用於給電池組恆溫的柴油加熱器。威馬的熱管理2.0系統的柴油加熱器除了會用於電池組的恆溫工作之外,還能夠協助空調製熱,用於空調暖風系統。然而,這套看似全能的威馬汽車熱管理2.0系統也並非毫無槽點。
首先,威馬熱管理2.0系統既然需要燒柴油,那麼就會產生尾氣排放,與新能源汽車的環保初衷相悖。其次,通常來說,同時擁有內燃機和發電機的混動車型往往並不存在續航焦慮。搭載熱管理2.0系統的威馬既需要加油,也需要充電,還無法避免純電動汽車使用者的續航焦慮。最後,這樣的做法不但讓純電動汽車的機械結構變得更加複雜,同時也增加了車身的整體重量。
在小雷看來,由於怕冷是電池本身就存在的特性,因此大多數車企、動力電池技術供應商都不約而同地選擇了一條治標不治本的技術路線,並沒有找到一條能夠根治動力電池冬季續航能力衰減的方法。
如今的新能源汽車想要做到不懼嚴寒,唯有進行一場改變動力電池化學結構的技術變革。如果能夠找到一種對氣溫條件沒那麼苛刻的電解質,替代目前主流的電解液,那麼純電動汽車或許才能徹底擺脫“電動爹”的罵名。
注:本文素材來源於網路
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