一到冬天電動車的續(xù)航就開始不如人意了,那么是什么原因造成的呢?我們先把電動汽車冬天續(xù)航做個測試,然后再來看看是什么原因造成的,有沒有可以改善的方法。
電動汽車冬天續(xù)航測試
眾所周知,包括特斯拉、日產(chǎn)聆風(fēng)在內(nèi)眾多電動汽車,冬季使用都會受到氣候影響,導(dǎo)致續(xù)航里程縮短、充電兼容性降低等問題。
電動汽車,依賴磷酸鐵或三元鋰電池作為動力,經(jīng)過電池控制系統(tǒng)、整車控制系統(tǒng)等軟件,合理分配電量驅(qū)動整車行駛。無論采用何種材質(zhì)電池,都會受到低溫氣候影響,而降低放電效率導(dǎo)致續(xù)航里程降低。只不過,高品質(zhì)的電動汽車,通過“外力”來挽救因低溫而損失的續(xù)航里程。對于冬季導(dǎo)致充電兼容性下降的問題,也是眾多車廠要解決的重要問題。
實際上,冬季低溫氣候?qū)е吕m(xù)航里程與充電兼容性問題,可以歸為一類。整車制造廠的工程師們,要在動力電池穩(wěn)定性、安全性、充電速度與可靠性進(jìn)行“蛋疼菊緊”般的平衡。
續(xù)航里程:
在不增加電池容量前提下,提升電池密度(提高電池單體電壓)是最直接增加續(xù)航里程的手段。但這種方法卻存在電池穩(wěn)定性下降容易出現(xiàn)異常故障的風(fēng)險。因此,工程師要么增加電池散熱(預(yù)熱)系統(tǒng)、要么改進(jìn)電池單體材質(zhì)(活性與密度處于更水平的穩(wěn)定)。
充電兼容性:
解決充電兼容性問題,與續(xù)航里程和穩(wěn)定性一樣,都是在矛盾中尋求突破。工程師們通過軟件可以將整車搭載的電池充電周期調(diào)試的更短,充電電流和電壓更高。但這種提高不是無限度的,電壓與電流提高就意味著降低充電周期,也使得電池在短時間內(nèi)承受更大的沖擊,一旦安全防護(hù)措施不到位就要出現(xiàn)自燃等問題。因此,整車制造廠的工程師要對市面上眾多充電設(shè)施進(jìn)行測試同時,還要考慮,整車電池組件在眾多環(huán)境、溫度、濕度等參數(shù)下的表現(xiàn)。綜合諸多因素之后,就導(dǎo)致在售不同品牌電動汽車充電電流高低之分以及充電兼容性異常。
筆者以江淮iEV5(6S)、吉利帝豪EV、比亞迪秦EV(e5)和北汽新能源EU260等車型為例,進(jìn)行實際與理論上的冬季續(xù)航里程與充電兼容性比對。因為參考數(shù)據(jù)全部源于筆者在2015年10-2016年3月期間(北京秋冬之際)撰寫的相關(guān)評測稿件。
1、江淮iEV5(6S):
2015年上市的江淮iEV5電動汽車,續(xù)航200公里、扣除補(bǔ)貼后售價9萬余元(以北京市場補(bǔ)貼額度為準(zhǔn))。討巧的外觀與優(yōu)良的操控性,是其迅速獲收割市場銷量的根源。
江淮iEV5電動汽車采用華擎動力提供的三元鋰電池(與特斯拉使用的動力電池同源),整體表現(xiàn)優(yōu)良。隨著銷量的提升,以及冬季用車反饋來看,江淮iEV5冬季續(xù)航里程普遍降低至150-160公里(熱風(fēng)狀態(tài)),快充電流更從80安(夏季)降低至16-24安(冬季)。
而江淮iEV6S,作為江淮首款續(xù)航250公里的電動SUV,更以低廉的價格首發(fā)2016年北京市場。但隨著而來的“電池目錄”風(fēng)波,導(dǎo)致使用南朝鮮三星SDI三元鋰電池的江淮iEV6S不能享受補(bǔ)貼優(yōu)惠政策。根據(jù)筆者此前評測反饋以及隨后官方宣傳的信息顯示,其操控性仍然十分搶眼,但電池組件的充電系統(tǒng)并未有過多改進(jìn)。
如果江淮iEV6S更換了電池供應(yīng)商之后,在2016年-2017年交接的冬季上市,其充電兼容性和周期問題,或?qū)⒗推淇诒c用戶感受度。
2、吉利帝豪EV:
之前筆者撰寫的《獨(dú)家評測:性價比出眾的吉利帝豪EV》一文采用的標(biāo)題就指出,這款十分出色的電動汽車的性價比高特點。至2016年9月,吉利帝豪EV共售出近8000臺。眾多消費(fèi)者之所以選擇帝豪EV,源于出色的設(shè)計、細(xì)膩的內(nèi)飾和極具親和力的懸架調(diào)校。
但是,在筆者測試期間(2016年3月早些時候)室外溫度2攝氏度,在使用包括富電科技、國家電網(wǎng)等多種快充樁充電時,充電電流并不穩(wěn)定,甚至出現(xiàn)在持續(xù)較長時間低電流充電狀態(tài),突然提高之后又回落低點。
吉利帝豪EV起始充電電流從33安起跳,隨后升至34安并持續(xù)充電40分鐘,轉(zhuǎn)換為20公里續(xù)航里程。
當(dāng)剩余電量充至67%時,充電電壓提升至358.9伏、充電電流提升至74.9安。在筆者測試帝豪EV時,室外溫度維持在1-3攝氏度,充電時車輛也已經(jīng)行駛了近1個小時,從剩余電量48%至67%(已充電1小時20余分鐘)后電流提升。
好吧,吉利帝豪EV的設(shè)計于制造品質(zhì)無懈可擊,無可挑剔。但是,作為一臺電動汽車,充電電流如此之低且不穩(wěn)定,這無疑是一顆定時炸彈,將在2016年的冬季引爆。
3、比亞迪秦EV(e5):
在傳統(tǒng)車領(lǐng)域,比亞迪汽車的外觀與內(nèi)飾糟糕的程度已經(jīng)不用筆者贅述了。但是在新能源領(lǐng)域,比亞迪制造的電動、混動汽車的表現(xiàn)十分優(yōu)秀,乃至全球出擊竟找不到競爭對手。在2015年晚些時候推出的秦EV和e5(相同動力、懸架和控制系統(tǒng),不同的外觀、內(nèi)飾和市場定位)迅速搶占全國范圍的眾多個人與出租市場。
秦EV和e5電動汽車一樣,在使用家用220V電進(jìn)行“飛線”充電時,電流穩(wěn)定在4.5安培。
在家用220V家用電充電時,需要較長時間為電池預(yù)熱(達(dá)到設(shè)定值)后,開始進(jìn)入正常充電狀態(tài)。如果說比亞迪秦EV(e5)存在哪些不足,恐怕就是電池預(yù)熱系統(tǒng)有待完善吧。
4:北汽新能源EU260:
源于紳寶95(薩博95)的懸架和操控調(diào)校,北汽新能源EU260的品質(zhì)與可靠性完全脫離了之前制造的任何一款車型的范疇。
在2016年2月早些時候,北京室外溫度介于-5攝氏度-4攝氏度。在不同室外溫度條件下,筆者對北汽新能源EU260進(jìn)行了快充與220V家用電慢充測試。
白色框內(nèi)為剩余電量狀態(tài)(從剩余65%電量開始充電)。
紅色框內(nèi)為充電模式(慢充模式)。
黃色框內(nèi)為充電加熱提示。
紅色箭頭為充電電流(始終穩(wěn)定在5安培)。
白色箭頭為充電提示標(biāo)識。
在-4攝氏度的北京,經(jīng)過一晚上的冰凍,EU260以220V家用電進(jìn)行“飛線”慢充。測試出,北汽新能源為為EU260加裝的“涼車充電電池預(yù)熱”功能。在氣溫低至零下10攝氏度,動力電池保護(hù)機(jī)制開啟,充電失敗并非質(zhì)量問題,而是車廠在權(quán)衡電池加溫成本、售價與電池總體質(zhì)量后無奈的折衷控制策略。如果為了解決低溫充電故障,簡單的辦法就是為電池組件增設(shè)預(yù)熱功能。當(dāng)然,成本的上升與電池控制系統(tǒng)以及整車控制系統(tǒng)(軟件)都要進(jìn)行相應(yīng)修改。
在“涼車充電電池預(yù)熱”功能運(yùn)行5分鐘后,充電電流從5安提升至9安。這一數(shù)值完全超過江淮iEV系、吉利帝豪EV、比亞迪秦EV(e5)在低溫環(huán)境220V家用電慢充電流。看似簡單的一項配置的提升,卻源于從大多數(shù)中國電動汽車使用者消費(fèi)習(xí)慣出發(fā)。
電動汽車冬天續(xù)航降低原因
1、鋰電池特性
通常來說,目前市面上絕大多數(shù)的電動汽車、甚至是電子數(shù)碼產(chǎn)品,使用的都是鋰離子電池,也就是我們常說的鋰電池。而常見的電動汽車鋰電池主要以磷酸鐵鋰、錳酸鋰和三元鋰電池為主。
鋰電池與我們常見的電池一樣,也分為正負(fù)兩極,其中所有的鋰離子都被保存到正極,而負(fù)極則是由石墨(碳)組成。在正負(fù)兩極之間則包括了電解液和隔膜。而鋰電池的放電過程就是鋰離子從負(fù)極到正極的移動過程,而通過鋰電池的放電來為各種設(shè)備提供運(yùn)行所需的電能,也包括我們要說的電動汽車。
需要注意的是,鋰電池的正極并不是由單純的金屬鋰組成,由于鋰元素在空氣中極不穩(wěn)定,因此通常來說鋰電池正極都是由包含鋰元素的化合物組成。而這種化合物也就是我們今天要給大家介紹的重點“目標(biāo)”。
在低溫環(huán)境下,電動汽車?yán)m(xù)航變短主要是因為極低的溫度會對鋰化合物活性產(chǎn)生影響。而目前鋰電池中最常見的化合物為磷酸鐵鋰,另外還包括了錳酸鋰等。而這些化合物在不同溫度下的活性,就決定了我們的電動汽車鋰電池在不同溫度下的續(xù)航能力。
比如最常見的磷酸鐵鋰就具有相當(dāng)好的耐高溫特性,因此在20到40度的春夏具有最好的放電容量。但是到了北方的冬天,從圖表中我們就能看到隨著溫度的降低,活性逐漸下降,放電容量也會逐漸變少。尤其是在零下20度這種東北比較常見的低溫環(huán)境下,甚至?xí)咏?0%。而目前國內(nèi)以比亞迪為首的絕大多數(shù)國產(chǎn)電動汽車都采用的是磷酸鐵鋰電池。
而另外一種錳酸鋰化合物就和磷酸鐵鋰正好相反,它具有非常好的耐低溫性,在零下20度左右的環(huán)境中依然可以具有非常高的活性,電池的續(xù)航能力也不會受到太大的影響。而采用錳酸鋰電池最具代表性的車型就是在北美市場銷量很大的入門級電動汽車日產(chǎn)Leaf。
但是磷酸鐵鋰和錳酸鋰電池都具有各自的優(yōu)缺點。雖然錳酸鋰更耐低溫,但是由于其能量密度低,因此會導(dǎo)致電池重量變得很大,大幅增加電動汽車的自重。而磷酸鐵鋰雖然在低溫環(huán)境下放電容量會降低,但是由于其能量密度高,可以有效的降低電池的體積和重量。
因此到了特斯拉這樣最頂級的電動汽車上,鋰電池的成份更加復(fù)雜了一些,變成了加入鈷元素的三元鋰電池,這樣做也是為了綜合各種元素受到溫度環(huán)境的影響而采取的一種最平衡的選擇。但是三元鋰電池同時也存在高溫安全性差,且PH值過高易使單體脹氣,進(jìn)而引發(fā)危險,同時造價較高。而作為目前全球頭號電動汽車廠商的特斯拉就成為了三元鋰電池的忠實擁躉。
2、冬天為何續(xù)航縮水
至于為何電動汽車一到冬天,那續(xù)航里程蹭蹭的往下掉,現(xiàn)在來看就顯得一目了然了。過低的溫度對鋰電池正負(fù)極的活性均產(chǎn)生了比較大的影響,因此在低溫條件下電動汽車的續(xù)航能力顯然就不如其它季節(jié)這樣游刃有余。
為了提高鋰電池內(nèi)元素的活性,需要將電池的溫度恢復(fù)到最適宜的工作溫度才行,因此電動汽車廠商會在車內(nèi)采取一些措施來為鋰電池“保溫”,而這一個過程同樣需要消耗電量。而電動汽車在未充電的情況下,所有的電量都來自于車內(nèi)的鋰電池,因此我們印象中被縮水的鋰電池電量其實主要是被消耗在給電池保溫或者加熱的這個過程中。
比如特斯拉就為自己的三元鋰電池配備了非常先進(jìn)的熱管理方案,針對每一節(jié)單體電池都配備了液體循環(huán)溫度管理系統(tǒng),除了保證汽車在運(yùn)行時高溫狀態(tài)的散熱之外,在動態(tài)低溫狀態(tài)下為了保持電池活性,甚至可以在停車的狀態(tài)下依然通過消耗電量給電池加熱,而這部分同樣也會消耗掉一定的電量。
而這也就解釋了為何冬天有時電動汽車在剛開始啟動時續(xù)航里程反而要比行駛了一段距離、消耗了一定電量后更少的狀況。因為隨著鋰電池溫度的增加,電池內(nèi)化合物的活性逐漸恢復(fù),電池放電容量回歸到正常水平,從數(shù)據(jù)上看當(dāng)然就會讓續(xù)航里程變得更多。
因此簡單的總結(jié)起來就是,如果冬天電動汽車停放在室外或長時間在低溫環(huán)境下停放,低溫會直接影響鋰電池的活性,而想要恢復(fù)電池活性就需要電量為電池加熱恢復(fù)溫度,而這部分被消耗掉的電量就是我們印象中電動汽車冬天續(xù)航“縮水”的部分。
另外,作為冬季駕駛的常規(guī)操作,比如座椅加熱、玻璃除霜、空調(diào)暖風(fēng)等一些耗電量比較大的功能都要比春夏的時候消耗更多的電量。而這也會讓冬天電動汽車?yán)m(xù)航縮水的現(xiàn)象變得更明顯。
如何改善電動汽車?yán)m(xù)航問題
其實對于電動汽車車主來說,冬天舍不得開空調(diào)、甚至戴手套開車這種相當(dāng)影響使用體驗和生活質(zhì)量的省電方法并不可取。畢竟我們買車就是為了提高生活品質(zhì),而如果為了省電而委曲求全就看起來得不償失了。
而小編給大家想出的辦法,首先就是要保持良好的駕駛習(xí)慣,盡量勻速行駛,不要急踩油門剎車和高速行駛。要知道無論是電動汽車還是傳統(tǒng)汽車,良好的駕駛習(xí)慣絕對是節(jié)省電量或燃油經(jīng)濟(jì)性的法寶。比如國外就有特斯拉車主在保持39km/h勻速行駛、關(guān)閉空調(diào)和音箱的狀態(tài)下,總續(xù)航里程達(dá)到了驚人的728.7公里,在中提停車1小時休息的前提下開了整整19小時40分鐘。
另外,我們還要從根本上來說就是保證電池的活性,不讓電池的溫度太低。因此我們可以在冬天出門之前做好行程規(guī)劃,出發(fā)前事先將充電插頭連接到汽車上,用外部的電量來為鋰電池恢復(fù)溫度。
如果是家中有車庫的朋友來說就更方便了,每次回家就可以直接將充電樁與汽車連接,讓電動汽車時刻保持溫度。要知道現(xiàn)在不管是特斯拉、寶馬i3這樣的國際大牌還是國產(chǎn)電動汽車廠商,都已經(jīng)為自己的產(chǎn)品配備了充電管理系統(tǒng),因此就算整夜插在充電樁上也不會出現(xiàn)過度充電的問題。這樣上所有耗電部件的能量皆來源于接入的電源,不會消耗電池的能量;同時車輛會根據(jù)需要,啟動電池加熱,始終保持適當(dāng)?shù)仉姵販囟?,下一次駕駛開始時,車輛可迅速進(jìn)入最優(yōu)的功率輸出區(qū)間,也不會額外耗費(fèi)續(xù)航里程。
當(dāng)然,對于擁有別墅和車庫的土豪用戶來說,如果家中擁有獨(dú)立車庫并且還有暖氣的話,就完全不用這樣做了。
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