想摆脱“电爹”臭名,电车先得来一场电池革命

雷科技·2021-12-12 16:53
电动车如何治疗“恐寒症”?

本文来自微信公众号“锋出行”(ID:fengchuxing2021),作者:小猿曰车,36氪经授权发布。

为了保暖,人们一到冬天就会穿上厚厚的外套。事实上不只是人怕冷,新能源汽车同样也怕冷,冬天的寒意就像是一只无形的大手,会毫不留情地扯下新能源汽车在续航方面的遮羞布。

此,工信部装备工业一司在近日召开了电动汽车低温应对工作座谈会。它组织了中国汽车工业协会、中国汽车工程学会,以及十余家新能源汽车整车和动力电池企业,针对今年冬天可能出现的极寒天气,共同研究商讨对策,做好技术保障和工作预案准备,最大程度保障用户正常用车。

事实上新能源车企也深知这一点,因此它们在宣传时都会不约而同地忽略新能源汽车的冬季续航能力衰减这一问题,更加侧重于快充技术以及续航能力。然而,如果新能源车企所宣传的续航能力与冬季实际续航能力相差甚远,那么这样的续航能力又有什么意义呢?

■电动车为何为沦为“电动爹”?

由于“电动爹”成名已久,很多人都知道纯电动汽车在的冬季续能力会大幅衰减,但他们大多“只知其然,而不知所以然”。电动车的电量之所以会在寒冬之下大打折扣,其主要的原因就是动力电池的电解液并不耐寒。

要分析动力电池为什么怕冷,我们首先要简单了解一下电池的工作原理。电池在放电时负极会通过化学反应析出锂离子,锂离子会通过电介质运动穿过电解液到达正极,在锂离子运动的过程中就会产生电流。

简单来说,电池内部就像是一个游泳池,电解液是游泳池里的水,而锂离子则是一位游泳运动员。电解液最佳的工作温度是在15-26℃左右,温度越低电解液就会越粘稠,锂离子在游泳时就会变得更加艰难,而电池的性能也会随之降低。

除了动力电池不耐寒之外,电动车的空调暖气也会让原本就怕冷的动力电池雪上加霜。

众所周知,传统燃油车在夏天的油耗表现会比冬天更高,这主要是因为传统燃油车需要在天气炎热的夏天开启空调机来为车内提供冷气,而冬天则可以直接将发动机的热量搬运到车内来供暖。因此,传统燃油车在冬天开暖气并不会产生额外的油耗。

纯电动汽车与传统燃油车的供暖原理截然不同,前者并没有类似于发动机这样的发热源,因此它只能通过其他途径解决冬天车内的供暖问题。事实上纯电动汽车发展至今,新能源汽车车企在供暖这个问题上已经给出了几种不同的解决方案。

热泵空调不再给“电动爹”补刀

PTC加热是目前中低端纯电动汽车主流的供暖方式。所谓PTC加热的工作原理其实与我们在冬天常见的“小太阳”类似。它采用的是直热式半导体电阻,它的电阻温度会随着温度变化而变化,当外界温度降低时,发热量反而会增加,以此来达到恒温的效果。

然而,由于PTC加热需要消耗大量电能,因此这种加热方式会严重影响纯电动汽车的续航里程。据了解,PTC技术使用一个小时最少都要烧掉一度电,而纯电动车之所以会背负“电动爹”的骂名,这项供暖技术就是最大的帮凶。

以续航里程换来的温暖并不会让绝大多数纯电动汽车用户真正感到“温暖”,因此,更加节能的热泵空调就此应运而生。

热泵空调与制冷系统的工作原理类似,它将外界的热量搬运到了车内,并不需要像PTC技术那样以电能转换成热能。因此,热泵空调可以有效降低电耗,并不会让原本就“虚弱怕冷”的动力电池雪上加霜。

虽然热泵空调已经足够优秀,但是它实际上只解决了纯电动汽车供暖的问题,而大部分车型搭载的空调系统需要冷暖两用。因此主机厂往往需要对空调系统的结构进行改造,而这个改造工程与技术难度导致了热泵空调的成本高居不下。

在今年以前,热泵空调基本只搭载到了保时捷Taycan、奥迪Q7e-tron、宝马i3等车型上。值得庆幸的是,随着技术的普及,成本的降低,如今我们已经能够在比亚迪海豚等10万级别纯电动汽车上看到热泵空调的身影。

显然,热泵空调已经基本解决了纯电动汽车供暖耗电快的问题。然而,即便是热泵空调技术得以普及,它能够起到的作用也就是不再给原本就存在缺陷的动力电池补刀而已。在小雷看来,如果电动车想要摆脱“电动爹”的骂名,解决来自动力电池的缺陷才是纯电动汽车技术变革的重点。

不当“电动爹”,电池还差一次变革

目前的动力电池之所以怕冷,主要是因为电解液是液体,它在寒冷的气温条件下会凝固。从理论上来看,搞清楚动力电池怕冷的症结所在之后,再来对症下药就简单了。然而,实际操作起来却是困难重重,目前车企与动力电池供应商主要就是让动力电池的工作温度尽可能接近25℃,以此来优化纯电动汽车的冬季续航能力。

除了部分定位低端的新能源代步车之外,大多数新能源汽车都配备了液冷恒温电池技术。该技术主要是通过在电池包内增加温控传感器以及液体管道的方式来控制电芯温度。如果传感器发现电芯过热,那么液体管道中的液体就会智能降温,反之则会加热升温,以此来确保动力电池一直在合适的工作温度。

在小雷看来,液冷恒温电池技术虽然能够缓解电解液怕冷的硬伤,但是它并不是新能源汽车完美的御寒方案。要知道,液冷恒温电池技术本身并不会制冷或者加热,而是需要依赖动力电池为其供电来进行恒温。

在天气寒冷的情况下,动力电池本身就处在“消极怠工”的工作状态,此时还需要给抽取一部分电能给自身加热,并且为了安全起见,液冷恒温电池术的加热速度并不是很快。因此,这样拆东墙补西墙的技术带来的实际效果并不是非常明显。当然,还有一些厂商对治疗动力电池“恐寒症”有着独到的见解。

为了同时解决纯电动汽车冬季续航衰减以及供暖两大难题,威马在它的热管理2.0系统中加入了一台用于给电池组恒温的柴油加热器。威马的热管理2.0系统的柴油加热器除了会用于电池组的恒温工作之外,还能够协助空调制热,用于空调暖风系统。然而,这套看似全能的威马汽车热管理2.0系统也并非毫无槽点。

首先,威马热管理2.0系统既然需要烧柴油,那么就会产生尾气排放,与新能源汽车的环保初衷相悖。其次,通常来说,同时拥有内燃机和发电机的混动车型往往并不存在续航焦虑。搭载热管理2.0系统的威马既需要加油,也需要充电,还无法避免纯电动汽车用户的续航焦虑。最后,这样的做法不但让纯电动汽车的机械结构变得更加复杂,同时也增加了车身的整体重量。

在小雷看来,由于怕冷是电池本身就存在的特性,因此大多数车企、动力电池技术供应商都不约而同地选择了一条治标不治本的技术路线,并没有找到一条能够根治动力电池冬季续航能力衰减的方法。

如今的新能源汽车想要做到不惧严寒,唯有进行一场改变动力电池化学结构的技术变革。如果能够找到一种对气温条件没那么苛刻的电解质,替代目前主流的电解液,那么纯电动汽车或许才能彻底摆脱“电动爹”的骂名。

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2021-12-12

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