一到冬天電動(dòng)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(dòng)汽車冬天續(xù)航做個(gè)測(cè)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(dòng)汽車冬天續(xù)航測(cè)試
眾所周知,包括特斯拉、日產(chǎn)聆風(fēng)在內(nèi)眾多電動(dòng)汽車,冬季使用都會(huì)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(dòng)汽車,依賴磷酸鐵或三元鋰電池作為動(dòng)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(dòng)整車行駛。無論采用何種材質(zhì)電池,都會(huì)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(dòng)汽車,通過“外力”來挽救因低溫而損失的續(xù)航里程。對(duì)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(shí)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(dòng)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(xiǎn)。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(shí)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(duì)市面上眾多充電設(shè)施進(jìn)行測(cè)試同時(shí),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(dòng)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(shí)際與理論上的冬季續(xù)航里程與充電兼容性比對(duì)。因?yàn)閰⒖紨?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(píng)測(cè)稿件。
1、江淮iEV5(6S):
2015年上市的江淮iEV5電動(dòng)汽車,續(xù)航200公里、扣除補(bǔ)貼后售價(jià)9萬余元(以北京市場(chǎng)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(chǎng)銷量的根源。
江淮iEV5電動(dòng)汽車采用華擎動(dòng)力提供的三元鋰電池(與特斯拉使用的動(dòng)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(dòng)SUV,更以低廉的價(jià)格首發(fā)2016年北京市場(chǎng)。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(píng)測(cè)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(píng)測(cè):性價(jià)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(dòng)汽車的性價(jià)比高特點(diǎn)。至2016年9月,吉利帝豪EV共售出近8000臺(tái)。眾多消費(fèi)者之所以選擇帝豪EV,源于出色的設(shè)計(jì)、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(cè)試期間(2016年3月早些時(shí)候)室外溫度2攝氏度,在使用包括富電科技、國(guó)家電網(wǎng)等多種快充樁充電時(shí),充電電流并不穩(wěn)定,甚至出現(xiàn)在持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間低電流充電狀態(tài),突然提高之后又回落低點(diǎn)。
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(shí),充電電壓提升至358.9伏、充電電流提升至74.9安。在筆者測(cè)試帝豪EV時(shí),室外溫度維持在1-3攝氏度,充電時(shí)車輛也已經(jīng)行駛了近1個(gè)小時(shí),從剩余電量48%至67%(已充電1小時(shí)20余分鐘)后電流提升。
好吧,吉利帝豪EV的設(shè)計(jì)于制造品質(zhì)無懈可擊,無可挑剔。但是,作為一臺(tái)電動(dòng)汽車,充電電流如此之低且不穩(wěn)定,這無疑是一顆定時(shí)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(dòng)、混動(dòng)汽車的表現(xiàn)十分優(yōu)秀,乃至全球出擊竟找不到競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。在2015年晚些時(shí)候推出的秦EV和e5(相同動(dòng)力、懸架和控制系統(tǒng),不同的外觀、內(nèi)飾和市場(chǎng)定位)迅速搶占全國(guó)范圍的眾多個(gè)人與出租市場(chǎng)。
秦EV和e5電動(dòng)汽車一樣,在使用家用220V電進(jìn)行“飛線”充電時(shí),電流穩(wěn)定在4.5安培。
在家用220V家用電充電時(shí),需要較長(zhǎng)時(shí)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(shí)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(duì)北汽新能源EU260進(jìn)行了快充與220V家用電慢充測(cè)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(shí)。
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(cè)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(dòng)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(jià)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(jiǎn)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??此坪?jiǎn)單的一項(xiàng)配置的提升,卻源于從大多數(shù)中國(guó)電動(dòng)汽車使用者消費(fèi)習(xí)慣出發(fā)。
電動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(diǎn)“目標(biāo)”。
在低溫環(huán)境下,電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航變短主要是因?yàn)闃O低的溫度會(huì)對(duì)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(dòng)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(huì)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(guó)內(nèi)以比亞迪為首的絕大多數(shù)國(guó)產(chǎn)電動(dòng)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(huì)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(chǎng)銷量很大的入門級(jí)電動(dòng)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(diǎn)。雖然錳酸鋰更耐低溫,但是由于其能量密度低,因此會(huì)導(dǎo)致電池重量變得很大,大幅增加電動(dòng)汽車的自重。而磷酸鐵鋰雖然在低溫環(huán)境下放電容量會(huì)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(jí)的電動(dòng)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(shí)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(xiǎn),同時(shí)造價(jià)較高。而作為目前全球頭號(hào)電動(dòng)汽車廠商的特斯拉就成為了三元鋰電池的忠實(shí)擁躉。
2、冬天為何續(xù)航縮水
至于為何電動(dòng)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(duì)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(dòng)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(dòng)汽車廠商會(huì)在車內(nèi)采取一些措施來為鋰電池“保溫”,而這一個(gè)過程同樣需要消耗電量。而電動(dòng)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(shí)主要是被消耗在給電池保溫或者加熱的這個(gè)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(duì)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(shí)高溫狀態(tài)的散熱之外,在動(dòng)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(huì)消耗掉一定的電量。
而這也就解釋了為何冬天有時(shí)電動(dòng)汽車在剛開始啟動(dòng)時(shí)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?yàn)殡S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(huì)讓續(xù)航里程變得更多。
因此簡(jiǎn)單的總結(jié)起來就是,如果冬天電動(dòng)汽車停放在室外或長(zhǎng)時(shí)間在低溫環(huán)境下停放,低溫會(huì)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(dòng)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(shí)候消耗更多的電量。而這也會(huì)讓冬天電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航縮水的現(xiàn)象變得更明顯。
如何改善電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航問題
其實(shí)對(duì)于電動(dòng)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(yàn)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(dòng)汽車還是傳統(tǒng)汽車,良好的駕駛習(xí)慣絕對(duì)是節(jié)省電量或燃油經(jīng)濟(jì)性的法寶。比如國(guó)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(shí)休息的前提下開了整整19小時(shí)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(dòng)汽車時(shí)刻保持溫度。要知道現(xiàn)在不管是特斯拉、寶馬i3這樣的國(guó)際大牌還是國(guó)產(chǎn)電動(dòng)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(huì)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(huì)消耗電池的能量;同時(shí)車輛會(huì)根據(jù)需要,啟動(dòng)電池加熱,始終保持適當(dāng)?shù)仉姵販囟?,下一次駕駛開始時(shí),車輛可迅速進(jìn)入最優(yōu)的功率輸出區(qū)間,也不會(huì)額外耗費(fèi)續(xù)航里程。
當(dāng)然,對(duì)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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