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低温环境下 电动车里程“杀手”究竟是谁?

日期:2021-07-21    来源:储能头条

国际充换电网

2021
07/21
08:25
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关键词: 电动汽车 电动车产量 电动车企业

电动车遍布天南海北,但一到寒冬腊月,气温在零下五摄氏度以下地区的车主就都要对电动车多几分耐心。在北方电动汽车甚至会被调侃为“电动爹”——满电的电动车,静置一晚上能掉一半的电;续航里程打七折、八折甚至五折,不得不隔一天充一次电;为了省电,零下几度的天气不敢开空调——在冬日频繁给纯电车充电的行为,也叫做“伺候爹”。

没有一辆电动车能逃过冬天续航里程骤减的宿命。

“致命“的-5度

一位网约车加盟商负责人在天津,他观察了三四年电动车续航衰减现象后,发现这样一条规律:在北方,续航里程500公里以上的,也就是所谓的大续航车型,一般到了冬天,当气温低于零下5摄氏度,就会掉200公里的电,还剩大概300公里的续航里程;而续航里程在350公里以下的,算是小续航电动车,冬季的电量损耗基本上是在150公里左右,相当于只剩200公里左右的电量。

温度不同,电量损耗的程度也不同。

清华大学核能与新能源技术研究院氢燃料电池实验室主任王诚表示,电动车一般在春秋季节(20摄氏度左右)能实现较长的续航里程,而零下5摄氏度则是个重要的分界线,当气温低于零下5摄氏度时,电动车就会出现明显的续航缩水。

这就意味着,秦岭淮河以北的大部分北方地区,入冬之后,电动车基本难逃续航里程骤减的宿命,南方地区的情况要好一些。

“再加上如果存在原地吹暖风(例如堵车、原地等候这类场景)、频繁加速减速、长时间在极低温度下存放车辆等等情况,续航里程缩水的现象会更加严重。”这也就不难解释,为什么有些人即使晚上将电动车充满电,电动车静置一晚上后,第二天一早依旧会掉一半续航里程。

但是为什么低温会成为续航里程杀手?多位业内人士均表示,问题主要出在电池上。

王诚也认同这一观点,“电动车冬季续航里程下降是由多种因素综合引起的,最主要的原因是动力电池在低温条件下性能衰减。”

很多原因都会导致锂电池在低温下出现性能下降,他举例称,比如,低温下电解液的浓度会增大,扩散系数降低,电池内部的电荷转移阻抗(Rct)会显著增大;再比如,低温环境下锂电池的负极析理现象会变严重,且析出的金属锂与电解液反应,其产物会沉积,导致固态电解质界面(SEI)厚度增加。

而电极材料、电解液材料对于电池的低温性能有较大影响,因此也会进而影响电动车的冬季续航里程。

目前电动车动力电池主要为锂电池,分为锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂也就是三元锂、钴酸锂等。其中三元锂电池因综合了三元材料的许多优点,同时镍元素的添加大幅提高了电池容量及电池的能量密度,近几年迅速占领市场;磷酸铁锂起步较早,技术发展较为成熟,安全性能突出;其余两种材料应用范围不及前两者;除此之外,比亚迪还研究推出了刀片电池。

一位长期研究电池的专家对深燃分析,一般而言,三元锂电池在低温性能方面比磷酸铁锂电池好一些。而尽管刀片电池技术是比亚迪最新推出的电池技术,其本质上还是磷酸铁锂电池,只不过是比亚迪通过技术使刀片电池的能量密度接近三元锂电池,但安全性、成本相比三元锂电池更优。

就最近的实际情况来看,刀片电池的表现也不尽如人意。最近,一位山西网友爆料称,自己开了一个半月的超长续航版比亚迪汉EV,在冬季多次试验后,发现其充一次电后实际续航里程仅为230公里,而官方宣传的测试里程为600公里,续航里程缩水了三分之二。

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不过磷酸铁锂电池相对而言造价比较便宜,不少车企依旧选择其作为动力电池。以特斯拉为例,2020年10月1日,特斯拉官宣国产Model 3价格下调,价格下调的重要原因是,标准续航版的动力电池从三元锂变为磷酸铁锂。

一位北京的磷酸铁锂版Model 3车主已经意识到了这两者的差别:一到冬天,自家的电动车实际续航里程从468公里下降至220公里,基本上打了五折;而他购买了三元锂版本Model 3的朋友,其电动车冬日续航里程只打了八折。

电池之外,开暖空调也是耗电的重要元凶之一。

“冬天,燃油车的热源来自发动机的预热。发动机的转化效率到动力上只有40%,剩下的60%热量的转换足以满足我们乘员取暖的需求。但是电动车没有了发动机的预热,所有的加热需要能量源。”北汽新能源研究院副院长代康伟曾对媒体表达过这一点。说白了,电动车车主们在冬天开暖空调,就得多耗电。

目前市面上的纯电动汽车空调有两种,一种是PTC电阻丝空调,另一种是热泵空调。一位业内人士称,前者因为价格优势被广泛使用,但后者的效能系数是传统电阻加热器的2-3倍,也更加省电。在市场目前在售的车型中,仅有部分高端车型配备了后者,比如蔚来ES6、宝马iX3等高端车,以及最近拼命降价的Model Y也安装了热泵空调。

而在极端低温环境下,车载的电力电子器件、电动机等设备的效率也可能下降。

总而言之,冬天,北方地区的电动车续航里程不如南方;从车型上来说,SUV、MPV等车型因为迎风面积更大、车身更重的原因,在装备同样容量的电池时,续航里程一般不如轿车。此外,搭载三元锂电池的电动车冬季续航缩水的情况稍好一些。

苦恼的充电桩

一到冬日,续航里程动不动就打七折八折,甚至五折,充电次数被迫增多,不得不隔一天就充一次电,不少车主每天都要为此奔波。

但问题是,充电很难。一般来说,电动车充电分为快充和慢充,频繁快充会让电池寿命急速缩短。如今大家普遍的共识是,“慢充为主,快充为辅”,但慢充需要固定的充电桩。

一个现实情况是,有些人买了车,但没有车位,也就很难有专属的私人充电桩。北汽新能源新闻发言人连庆锋就对媒体披露过一组调研数据:中国大约有70%的汽车用户没有固定停车位,只有40%至50%的新能源汽车用户能够装上专属充电桩。

没有私人充电桩,留给车主的选择就不多了。杭州的瑶瑶就面临这样的困境,因为车位太贵,她只能选择租车位,她最初的计划是在租的车位上安装一个可拆卸的充电桩,但毕竟是租的车位,电费不知道算谁的,最后只能作罢。“我现在每天蹭邻居的充电桩充电,或者背着充电桩四处跑。”瑶瑶也不知道下一步该怎么办。

不少人为了给电动爹充电,选择铤而走险,有电动车主家住一楼,选择把充电线从屋内顺到地面上充电。

即便是选择快充,抢公共充电桩也没那么容易。

孙一航在北京金融街上班,附近是购物中心,只有六个充电桩,他经常抢不到充电桩。“现在电动车越来越多,充电桩明显不够用,经常要排队,我最长的一次等充电桩就等了40分钟,再加上冬天充电慢,一般充满需要一个小时。”这样充一次电就要消耗近两个小时,充电现在是孙一航最头疼的事。

电费贵,则是另一个需要考虑的问题。开了一年电动车的小安,从来没有在外面冲过一次电,因为觉得电费太贵。“公共充电桩既要收电费还要收服务费,而且电费是1.2元/度起。而家用的不过5毛钱一度。对于一个普通打工者来说,我只能选择省着电少开空调。”

“电动爹”这么难伺候,为什么还得养?

如果你问出这个问题,一部分电动车主都会发出一声苦笑。这些需要面对电动车冬季困境的人,标签基本上是这样的:为了绿牌以及不限行不限号,于是依靠电动车通勤出行,没有足够余钱更换长续航电动车,也没有固定充电桩。

事实上,随着技术的发展,市面上出现了越来越多续航里程在600公里以上的车型,但是续驶里程和车辆成本是成正比的,续驶里程越长,价格势必越高。而买得起高续航配置的电动车车主们,大多也有自己独立的充电桩,甚至购买电动车更多是尝鲜,电动车外还拥有燃油车。

但对于真正需要电动车代步的大多数用户而言,三四十万的蔚来、二十多万的特斯拉,可能是遥不可及的奢侈品,他们对车的消费能力大多在20万以下。“蔚来、特斯拉对我来说是天价。作为刚毕业的打工人,只是想买个电动车代步,没想到会遇到这么多麻烦。”小安苦笑。

好在,国家正在进行相关的基础建设。2020年4月,国家电网启动新一轮充电桩建设,计划安排充电桩建设投资27亿元,新增充电桩7.8万个,项目分布在北京、天津等24个省(市),涵盖公共、专用、物流、环卫、社区以及港口岸电等多种类型。

技术也在逐步突破。王诚称,为了解决低温环境下动力电池性能下降的问题,多项研究已经在进行中,如研发能够适应低温环境的电解液、电极材料、电极结构,以及热泵空调技术等。

王诚也在推广氢电池理念,他认为氢燃料电池汽车在未来会是北方地区更好的选择,在低温环境下不会出现明显的续航里程缩水现象。“燃料电池汽车在现有技术条件下,基本都能实现零下三十度条件下的冷启动,而且燃料电池目前一般工作于70摄氏度左右,是个热源,因此冬季无需额外耗电就能为驾驶舱供暖。”

来源:深燃


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