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        穿大衣、蓋棉被!冬季電動車續航受限,專家揭

        人氣: 發表時間:2020-12-30 10:00

        每經記者:李碩 每經編輯:裴健如

        在北京做兼職網約車司機的唐立強最近有點郁悶,他發現自己在平臺上的評分由此前的4.85分降到了4.76分。

        “不知什么原因。冬天我一般會開得慢一些,空調的溫度只調到22度,有可能是哪個客戶凍到了吧。”唐立強開的是一輛電動車,因為擔心續航銳減,他在冬天的時候一般不敢調高車內空調溫度。“只能通過這些土法子讓車輛盡可能多跑點里程。”唐立強告訴《每日經濟新聞》記者。

        冬天一到,不少與唐立強一樣的新能源車主會倍感苦惱。湖南長沙電動出租車師傅為省電,放一床厚毛絨被讓乘客披著御寒;東北車主不開暖氣,手動給擋風玻璃去霜……近期,多個略顯心酸的短視頻引發關注,也將電動車冬天續航里程下降這一話題再度推向公眾面前。

        暖風空調大幅增加電耗

        據新能源車主張寧旭介紹,在近5年的使用過程中,其所購車輛在冬天的充電頻率平均是一周兩次,而夏天則是兩周三次。“因為我買車比較早,車輛續航里程不算多,最冷的時候只能跑100公里左右。還好上下班的路不算太遠,不過如果真有事要去個遠地方,我還是不敢開電動車,冬天就更不敢了。”張寧旭說。

        與張寧旭相比,只能把車停在路邊的電動車主馬嘉欣,使用體驗要更“慘”一些。“露天停一晚,第二天一著車,續航里程就得掉個二三十公里,看著都心疼。”馬嘉欣對記者說,為了減少電耗,除了孩子坐車,平時她都不開空調,而是打開方向盤和座椅加熱,保證手和后背的溫暖。不僅如此,她還特意在車上備了一條厚圍巾,哪兒冷裹哪兒。

        冬季時,張寧旭的電車一周要充電兩次。(圖片來源:每經記者 李碩 攝)

        北汽新能源研究院副院長代康偉認為,電動車冬季續航下降與動力電池的充放電原理密切相關。據了解,電池在充電時正極的Li離子和電解液中的Li離子向負極聚集,得到電子,被還原成Li鑲嵌在負極的碳素材料中。放電時鑲嵌在負極碳素材料中的Li失去電子,進入電解液,電解液內的Li離子向正極移動。

        “溫度低的時候,電池里的電解液會變得更加黏稠,包括鋰離子遷移的速率,材料本身的導電性都會進一步變差,使得電池活性降低,從而影響電池性能和容量揮發,對外就表現為動力電池可用容量的衰減。”代康偉對記者說。

        但電池活性的降低并不等同于電池損傷。“如果把電池容量比作一個盛水的容器,不使用的時候,水是不會少的。當溫度降低時,有部分水結冰了,可用的水自然就會減少。使用過程中,如果溫度上升,冰變成水又可以繼續使用。但如果溫度一直是處于比較低的情況下,那么可用的水也只是未結冰的那部分。”一位動力電池行業技術人士如此形容電量與氣溫的關系。

        與燃油車發動機隨著行駛逐漸“熱”起來不同,電動汽車的電池并不一定會隨著車輛的使用快速升溫。車輛行駛狀態下,電池活性仍有可能處于較差狀態。“有時你會發現電池雖然用著,但電池溫度卻‘呼呼’往下掉。”代康偉解釋稱,“因為風的流動太大了,整個底盤冷熱交換的面積也很大,導致電池運行所發的那點熱量很快就被熱交換釋放了。”

        除動力電池性能之外,暖風也是一大耗電源。據北汽新能源空調和整車熱管理技術工程師谷豐介紹,試驗車以-7℃標準進行測試,空調耗電比例一般占整車電耗的20%~25%。

        代康偉向記者解釋,燃油車空調系統的熱源來自發動機余熱,發動機的轉化效率用在動力上僅占40%左右,剩余60%的熱量轉換完全可以滿足駕乘人員空調采暖需求。但電動汽車沒有發動機,所有加熱所需能量都要從動力電池處額外獲取,因此空調系統的使用也成為電動汽車冬季電耗的主要來源。

        車主提供的車輛夏天和冬天百公里電耗

        不過谷豐認為,新能源車主如果需要行駛較長的時間和距離,大可不必“舍不得”開空調。“剛開空調的時候,因為車里特別冷,空調功率比較大,是最耗電的時候。溫度穩定后,空調的耗電會比一開始大幅降低,在1~2KW這個水平。”谷豐說。

        冬季電動車用車有講究

        事實上,有關提高電芯冬季性能的技術攻關,相關車企一直都在進行。

        “隨著近十年電動化技術的發展,很多低溫改善技術都在研究推進,包括改善導電率,即通過調整電解液材料配方優化低溫下電解液的黏稠度,減小阻力;在磷酸鐵鋰正極材料上進行碳包覆,讓鋰離子移動更加通暢等都取得了一定效果。”代康偉表示,“以三元鋰電池為例,在-7℃試驗環境下,2018年電池保持率如果能到85%的活性已經很高。今年,同樣環境下電池活性已經可以釋放到92%~93%。”

        北汽新能源研究院副院長代康偉(圖片來源:企業供圖)

        除了電芯領域的材料改進,對于低溫電池性能衰減,行業內普遍做法是通過PTC加熱系統(正溫度系數很大的元器件)給電池加熱,讓其處于正常的工作狀態,最大發揮電池充放電效率。通俗地理解,車端通過PTC加熱系統來對冷卻液進行加熱,加熱后的冷卻液流入電池熱管理流道,像地暖一樣對電池進行升溫加熱。

        但PTC等加熱技術也對車輛的電控系統提出了更高要求。“加熱技術會帶來一些安全上的風險,比如說加熱到一定溫度后能否停下,會不會繼續加熱引發電池的熱失控等。所以,相應的電控配套策略需要跟上,怎么能讓電控系統不失效,是我們需要攻克的問題。”代康偉說。

        值得注意的是,在冬季,不僅電池的使用性能會受溫度影響,電動車的充電速度也同樣會因低溫受到相應限制。據代康偉介紹,低溫下充電電流無法像夏天一樣通暢,電池活性降低和阻力增加都會降低充電速度。

        為解決這一問題,不少車企都在探索解決方案。威馬汽車給出的解決方案是,在純電動汽車上搭載一臺柴油加熱器。工作方式類似于熱水器,通過燃料燃燒對管道內的液體進行加熱,讓電池包適應不同環境溫度區間,保持穩定性,確保電池在充放電過程中處在最佳溫度區間。

        北汽新能源則采取了不同的技術路線。“我們的目標是研制一臺更加智能的汽車,在車主想去充電樁充電之前,車輛通過整車熱管理能夠讀取車主意圖,提前對電池系統進行加熱。”代康偉說。

        此外,增加電池的保溫性能、提升空調熱泵效率、加強動力回收效能等也是各大車廠持續優化冬季續航里程的主要技術措施。

        對于新能源車主,代康偉建議,如果條件允許,還是應盡量將車輛停放在地庫中。行車時可選擇開啟動力回收模式,增加續航里程。如果充電較慢,車主可以選擇當車輛行駛結束,電池尚有余溫時及時充電,增加充電效率。如果是自有充電樁,充完電后也可以選擇先不拔槍,充電設施將對電池起到一定的保溫作用。

        每日經濟新聞

         
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