随着大寒节气的到来,北方地区进入冬天以来的最冷时节。低温环境下纯电动车行驶里程 “打折”一直是北方消费者对于电动汽车心存疑问的症结所在。
中国工业报了解到,日前工信部装备工业一司召开电动汽车低温应对工作座谈会,组织中国汽车工业协会、中国汽车工程学会、十余家新能源汽车整车和动力电池企业等,针对今冬可能出现的极寒天气共同商讨对策,做好技术保障和工作预案准备,最大程度保障用户正常使用。
与此同时,保障电池在冬季的工作温度,也成为了目前车企应对新能源汽车冬季续航里程折损的重要手段,不少车企正通过利用相关的软硬件技术,稳定和保持电池的工况温度。
那么,在政策和技术的双重驱动下,电动车冬季续航焦虑能否得到根治?在各大新能源汽车品牌交上2021年度满意的成绩单之后,这也许是它们2022年面临的重要课题之一。
谁动了电动汽车的 “续航”里程?
“其实,冬季车辆行驶能耗升高也并非是电动汽车独有的,以前开燃油车的时候,冬天油耗也会升高,只不过电动汽车对于低温更加 “敏感”一些,所以才会有了这些焦虑”,东北车主范先生对电动汽车的冬季续航颇有感触。范先生于2021年6月购买了特斯拉品牌的标准续航版Model3车型,去年也是他和爱车经历的第一个冬天。 “沈阳冬天最低温有零下20多度甚至零下30摄氏度了,在这种天气下,我平均一个星期需要比夏天多充一次电。”
到底是哪些因素缩减了电动车的冬季续航呢?特斯拉汽车相关技术人员表示, “燃油车冬季油耗增加,是因为冷却水和机油温度较低,导致发动机不在最佳工作温度区间做功,使得燃油没有被完全利用,从而浪费掉了。” 而对电动汽车而言,冬季能耗增加,一方面是电机和电池未在最佳工作温度区间做功,使得电机效率降低、电池性能受限;而另一方面则是电动汽车需要消耗电能给电机、电池、乘员舱加热。 “所以区别就在于,燃油车给动力系统、乘员舱提供热量几乎不额外增加负担,而电动车则要消耗更多能源。”
这位技术人员表示,冬季制暖需求增加,这意味着本来容量就衰减的电池需要在制暖方面多耗电。除此之外,电动汽车的冬季续航还和电池内部的工作原理有关系,“电池内部的电化学反应跟温度密切相关。随着温度降低,电池内部的电解液会变得更加黏稠,锂离子迁移速度、材料导电性都会进一步变差,导致电池活性降低。所以体现在数据上,就是动力电池可用容量的衰减,续航里程缩短。”
车企如何破解冬季续航难题?
一方面是消费者对电动汽车续航的担忧,而另一方面新能源汽车在销售市场上的表现却相当抢眼。日前,全国乘用车市场信息联席会公布的数据显示,2021年12月新能源乘用车单月渗透率首次突破20%,达到20.6%;全年累计渗透率突破15%,达到15.5%。这意味着,驾驶新能源汽车已逐步成为我国主流的出行方式。
面对越来越庞大的消费群体,新能源汽车企也在不断突破续航问题,以求在激烈的市场竞争中争取更多消费者青睐。对于电动汽车冬季续航衰减的两大因素,目前业内普遍以三种方式来对应,一是提升三电系统低温性能,二是开发耗电量更低的空调,三是布局更广泛、密集的充电网络。
以目前全球销量最高的电动汽车品牌特斯拉为例,在三电系统方面,特斯拉已经经过10多年发展,三电技术已经十分成熟,对冬季低温天气的应对方案相对完善。例如在BMS(电控系统)中加入更精准的温控系统,通过给电池包加热的方式提高电池活性,进而提高续航里程。
“在降低能耗方面,例如特斯拉最新推出的 ‘热泵空调’,大幅降低能耗,进而提升冬季续航能力。 ‘热泵空调’能提升10%~15%的续航里程。其制动能量回收系统,也能提升10%~15%的续航里程。”特斯拉汽车相关技术人员表示。除了利用热泵等硬件设备维持电池工况温度,相应提升续航里程外,新能源汽车还可以通过软件对电池进行提前预热,提升消费者的冬季用车效率。比如,特斯拉就在通过OTA(空中下载技术)升级更新多种冬季用车功能,优化电池在低温环境下的性能。
除此之外,早在2019年,特斯拉还在其客户端推出了 “在途预热”功能。这意味着,当驾驶员利用车辆导航系统寻找超级充电桩时,该系统随即会给电池加热,让电池在车辆抵达充电桩之前达到最佳充电温度。特斯拉表示,该功能可让汽车充电时间减少25%。
虽然以目前的技术,对于冬季续航衰减的问题尚不能完全根治,但通过车身细节、空调能耗、三电系统的优化,特斯拉已经可以为车辆提升比较可观的续航里程,这也是目前电动汽车领域最为重要的研发方向。
除了车辆本身外,特斯拉还积极布局充电桩,提升用户补能的便捷性。据了解,特斯拉的充电网络已100%覆盖中国大陆所有省会城市、直辖市,并在浙江、江苏、河北、山东、广东、贵州实现了地级市全覆盖。累计布局超1000座超级充电站,8000多个超级充电桩。并且,在充电速度上,特斯拉V3超级充电桩峰值功率达250kW,充电15分钟,即可补充最高250公里续航。
产业链如何 “保卫”电动汽车的续航?
在此次电动汽车低温应对工作座谈会上,工信部装备工业一司强调,要持续提升电动汽车的低温性能,整车企业、电池企业、研究机构等要加强工作配合,强化技术协同攻关,加大研发投入保障力度,从根本上推动解决低温问题,提升产品质量水平和环境适应性。据了解,近年来不少动力电池上下游企业花了大量精力提升电池在低温情况下的使用效率。比如,在汽车上装PTC和水暖加热器等。相比之下,采用热泵系统的方案热效率更高,在冬季开空调暖风可以大大降低耗电量,有效减少续航缩减。
而随着特斯拉等越来越多的车型搭载热泵空调并得到市场认可,未来通过搭载热泵空调来改善电动汽车续航能力的方案有望得到推广。 而随着使用规模增加,以及热泵系统厂商的技术成熟,热泵的成本有望大幅降低。届时,在制暖方面的耗电有望迎来大幅改善。
同时,为了保障电动汽车行业的发展,未来工业和信息化部还将加快能源消耗量标识标准的制定发布,保障消费者权益。也许未来随着标准的推出,电动汽车的 “过冬”的难题将得以解决。 (韩 文)