本文來自微信公眾號“鋒出行”(ID:fengchuxing2021),作者:小猿曰車,36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。
為了保暖,人們一到冬天就會穿上厚厚的外套。事實(shí)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只無形的大手,會毫不留情地扯下新能源汽車在續(xù)航方面的遮羞布。
此,工信部裝備工業(yè)一司在近日召開了電動汽車低溫應(yīng)對工作座談會。它組織了中國汽車工業(yè)協(xié)會、中國汽車工程學(xué)會,以及十余家新能源汽車整車和動力電池企業(yè),針對今年冬天可能出現(xiàn)的極寒天氣,共同研究商討對策,做好技術(shù)保障和工作預(yù)案準(zhǔn)備,最大程度保障用戶正常用車。
事實(shí)上新能源車企也深知這一點(diǎn),因此它們在宣傳時(shí)都會不約而同地忽略新能源汽車的冬季續(xù)航能力衰減這一問題,更加側(cè)重于快充技術(shù)以及續(xù)航能力。然而,如果新能源車企所宣傳的續(xù)航能力與冬季實(shí)際續(xù)航能力相差甚遠(yuǎn),那么這樣的續(xù)航能力又有什么意義呢?
■電動車為何為淪為“電動爹”?
由于“電動爹”成名已久,很多人都知道純電動汽車在的冬季續(xù)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并不耐寒。
要分析動力電池為什么怕冷,我們首先要簡單了解一下電池的工作原理。電池在放電時(shí)負(fù)極會通過化學(xué)反應(yīng)析出鋰離子,鋰離子會通過電介質(zhì)運(yùn)動穿過電解液到達(dá)正極,在鋰離子運(yùn)動的過程中就會產(chǎn)生電流。
簡單來說,電池內(nèi)部就像是一個(gè)游泳池,電解液是游泳池里的水,而鋰離子則是一位游泳運(yùn)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(shí)就會變得更加艱難,而電池的性能也會隨之降低。
除了動力電池不耐寒之外,電動車的空調(diào)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(tǒng)燃油車在夏天的油耗表現(xiàn)會比冬天更高,這主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)燃油車需要在天氣炎熱的夏天開啟空調(diào)機(jī)來為車內(nèi)提供冷氣,而冬天則可以直接將發(fā)動機(jī)的熱量搬運(yùn)到車內(nèi)來供暖。因此,傳統(tǒng)燃油車在冬天開暖氣并不會產(chǎn)生額外的油耗。
純電動汽車與傳統(tǒng)燃油車的供暖原理截然不同,前者并沒有類似于發(fā)動機(jī)這樣的發(fā)熱源,因此它只能通過其他途徑解決冬天車內(nèi)的供暖問題。事實(shí)上純電動汽車發(fā)展至今,新能源汽車車企在供暖這個(gè)問題上已經(jīng)給出了幾種不同的解決方案。
熱泵空調(diào)不再給“電動爹”補(bǔ)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(shí)與我們在冬天常見的“小太陽”類似。它采用的是直熱式半導(dǎo)體電阻,它的電阻溫度會隨著溫度變化而變化,當(dāng)外界溫度降低時(shí),發(fā)熱量反而會增加,以此來達(dá)到恒溫的效果。
然而,由于PTC加熱需要消耗大量電能,因此這種加熱方式會嚴(yán)重影響純電動汽車的續(xù)航里程。據(jù)了解,PTC技術(shù)使用一個(gè)小時(shí)最少都要燒掉一度電,而純電動車之所以會背負(fù)“電動爹”的罵名,這項(xiàng)供暖技術(shù)就是最大的幫兇。
以續(xù)航里程換來的溫暖并不會讓絕大多數(shù)純電動汽車用戶真正感到“溫暖”,因此,更加節(jié)能的熱泵空調(diào)就此應(yīng)運(yùn)而生。
熱泵空調(diào)與制冷系統(tǒng)的工作原理類似,它將外界的熱量搬運(yùn)到了車內(nèi),并不需要像PTC技術(shù)那樣以電能轉(zhuǎn)換成熱能。因此,熱泵空調(diào)可以有效降低電耗,并不會讓原本就“虛弱怕冷”的動力電池雪上加霜。
雖然熱泵空調(diào)已經(jīng)足夠優(yōu)秀,但是它實(shí)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(diào)系統(tǒng)需要冷暖兩用。因此主機(jī)廠往往需要對空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造,而這個(gè)改造工程與技術(shù)難度導(dǎo)致了熱泵空調(diào)的成本高居不下。
在今年以前,熱泵空調(diào)基本只搭載到了保時(shí)捷Taycan、奧迪Q7e-tron、寶馬i3等車型上。值得慶幸的是,隨著技術(shù)的普及,成本的降低,如今我們已經(jīng)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(diào)的身影。
顯然,熱泵空調(diào)已經(jīng)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(diào)技術(shù)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(bǔ)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(shù)變革的重點(diǎn)。
不當(dāng)“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?yàn)殡娊庖菏且后w,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(jié)所在之后,再來對癥下藥就簡單了。然而,實(shí)際操作起來卻是困難重重,目前車企與動力電池供應(yīng)商主要就是讓動力電池的工作溫度盡可能接近25℃,以此來優(yōu)化純電動汽車的冬季續(xù)航能力。
除了部分定位低端的新能源代步車之外,大多數(shù)新能源汽車都配備了液冷恒溫電池技術(shù)。該技術(shù)主要是通過在電池包內(nèi)增加溫控傳感器以及液體管道的方式來控制電芯溫度。如果傳感器發(fā)現(xiàn)電芯過熱,那么液體管道中的液體就會智能降溫,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,液冷恒溫電池技術(shù)雖然能夠緩解電解液怕冷的硬傷,但是它并不是新能源汽車完美的御寒方案。要知道,液冷恒溫電池技術(shù)本身并不會制冷或者加熱,而是需要依賴動力電池為其供電來進(jìn)行恒溫。
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(tài),此時(shí)還需要給抽取一部分電能給自身加熱,并且為了安全起見,液冷恒溫電池術(shù)的加熱速度并不是很快。因此,這樣拆東墻補(bǔ)西墻的技術(shù)帶來的實(shí)際效果并不是非常明顯。當(dāng)然,還有一些廠商對治療動力電池“恐寒癥”有著獨(dú)到的見解。
為了同時(shí)解決純電動汽車冬季續(xù)航衰減以及供暖兩大難題,威馬在它的熱管理2.0系統(tǒng)中加入了一臺用于給電池組恒溫的柴油加熱器。威馬的熱管理2.0系統(tǒng)的柴油加熱器除了會用于電池組的恒溫工作之外,還能夠協(xié)助空調(diào)制熱,用于空調(diào)暖風(fēng)系統(tǒng)。然而,這套看似全能的威馬汽車熱管理2.0系統(tǒng)也并非毫無槽點(diǎn)。
首先,威馬熱管理2.0系統(tǒng)既然需要燒柴油,那么就會產(chǎn)生尾氣排放,與新能源汽車的環(huán)保初衷相悖。其次,通常來說,同時(shí)擁有內(nèi)燃機(jī)和發(fā)電機(jī)的混動車型往往并不存在續(xù)航焦慮。搭載熱管理2.0系統(tǒng)的威馬既需要加油,也需要充電,還無法避免純電動汽車用戶的續(xù)航焦慮。最后,這樣的做法不但讓純電動汽車的機(jī)械結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜,同時(shí)也增加了車身的整體重量。
在小雷看來,由于怕冷是電池本身就存在的特性,因此大多數(shù)車企、動力電池技術(shù)供應(yīng)商都不約而同地選擇了一條治標(biāo)不治本的技術(shù)路線,并沒有找到一條能夠根治動力電池冬季續(xù)航能力衰減的方法。
如今的新能源汽車想要做到不懼嚴(yán)寒,唯有進(jìn)行一場改變動力電池化學(xué)結(jié)構(gòu)的技術(shù)變革。如果能夠找到一種對氣溫條件沒那么苛刻的電解質(zhì),替代目前主流的電解液,那么純電動汽車或許才能徹底擺脫“電動爹”的罵名。
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