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多管齐下,寻找电动汽车低温最优解

2021-03-02 08:05:52 中国汽车报

“这个冬天,北京最低气温达到-20℃。我这车经常出现续驶里程短、动力弱、充电充不上、掉电等问题。”北京车主杨杰遇到的正是不少电动汽车用户在冬季面临的共性问题。由于电动汽车低温性能关乎广大消费者的切身利益,此前,工信部多次组织企业和相关部门开展技术研究,并提出了具体措施。

记者了解到,目前重点企业、行业机构已积极行动起来,发布冬季用车指南,增配售后服务力量,布局科技攻关项目。不过,由于提升电动汽车低温性能牵扯到各方各面,对于当下的情况来讲,需求平衡点或是最佳“解题”思路。

与电动汽车在冬天“斗智”

“电动汽车停在车位上,如果有充电桩,晚上要插上电;如果没有充电桩,插上一个小功率的电源,也能让动力电池维持一定的温度。”北京理工大学机械与车辆学院教授孙立清在接受《中国汽车报》记者采访时表示,不能让电动汽车动力电池被冻得温度太低,还可以使用车辆的远程遥控功能,在启动之前先让动力电池预加热。如果不在合适的温度范围内,动力电池的工作效率就不高。

冬天使用电动汽车,确实有很多需要注意的地方。杨杰告诉记者:“起步的时候要慢,少开暖风。我通常都是上车之后开一会儿,车里热了立马就关上。”对于电动汽车低温性能不佳的问题,作为用户的他坦言,车企暂时也没有更好地办法改变现状,使用热泵空调节约电能是一个不错的措施。杨杰告诉记者,现在他的电动汽车需要每天都充电,时刻保持电量十足。而如果能够做到停车就充电,就是使用电动汽车的理想状态了。

记者了解到,电动汽车低温性能不佳的根本原因是,环境温度过低时,动力电池电解液粘度增大甚至部分凝固,锂离子拖嵌运动受阻,电导率降低,最终引起容量减少;同时,制热比制冷能耗更大,动力系统效率降低。此外,续驶里程精准度下降,更是容易引发消费者的‘里程焦虑’。孙立清表示,消费者自己也要了解电动汽车冬季使用的各种注意事项,不能全部的问题都指望车企立马解决。“现在,新能源汽车企业需要考虑的方面太多了,既要提高销量、满足客户要求,又得应对动力电池各方面的快速变化,无法立刻响应也不应苛责。”他说。

全国乘用车市场信息联席会秘书长崔东树告诉记者,对于电动汽车低温行驶的各种问题,其实过去很多年都暴露得比较充分了。从电动汽车的发展历程来看,与以前相比,现在这些问题已经解决得比较好,没有之前那么严重。

为推动解决这一问题,工信部提出的几项措施中,就包括汽车企业要加强售后服务,及时解决用户诉求;此外,要组织行业机构加强科普宣传,引导科学使用。

整零双方都在积极行动

工信部方面还表示,要支持整车企业和电池生产企业加强技术攻关,提升电动汽车低温行驶性能,改善用户体验。

此前,中国科学院院士欧阳明高对此给出了建议,一是电池热管理系统效能优化,包括PTC加热器、热泵空调、电机激励加热等;二是面向冬季工况的动力系统能量综合利用,包括回收电机运行的废热,进行电池加热;三是充电场景下,电池的插枪保温及脉冲加热。

记者了解到,针对电动汽车低温使用问题,目前整车企业和动力电池供应商都在加紧攻关。比如,特斯拉Model 3通过电机线圈绕组,利用电驱系统的废热,像传统燃油车用发动机余热给乘员舱供暖一样,使其既用于车辆驱动,又用于产生额外的热量加热电池。广汽埃安引进了电装热泵系统平台,研发热泵双层流空调技术。北汽新能源也正在着手研发超低温冷启动和全气候电池及第四代IBTC电池热管理技术。

就此,威马汽车的“暖宝宝”也应运而生。据悉,威马汽车用了另一种方式为动力电池加热——选装电加温和柴油加温系统。据悉,柴油加温系统可以简单理解为家中用的天然气热水器,通过燃烧燃料对管路内的液体进行加热。实现电池包在-30℃~50℃不同环境温度区间的高适应和高稳定性,确保动力电池无论放电还是充电的过程中,都保持在最佳温度区间,达成全天候电池包恒温热管理。

而电池企业在电池材料的探索上,从增强动力电池正极材料表面的导电性、改变电解液的成分减小离子在电解液中运动的阻力、增加电池隔膜的孔隙率等方式,改善电池在低温条件下的性能,提高低温环境下的电导率。

目前,宁德时代、鹏辉、力神等电池企业均在探索材料改性改善电池低温性能。比如,宁德时代以磷酸铁锂和石墨分布作为电池的正负极活性物质,同时复合集流体采用有机材料,具备较高的循环性能和安全性能,并有效改善磷酸铁锂电池在低温下动力学性能较差的缺点。

不仅仅是技术问题

“从动力电池入手提升电动汽车低温性能,在技术上没有问题,只是取舍问题。”吉林大学青岛汽车研究院副院长、《真锂研究》联席首席执行官顾国洪告诉记者,动力电池的快充、比容量、低温特性三者之间不可兼得。

目前的情况是,一款电动汽车按照路况测试的时候,50kWh电能行驶400多公里,在实际使用时则可能只跑300公里。如果低温特性做得特别好,比容量一定低,那就意味着同样动力电池体积下的电量变少,以前能够装50kWh电现在则只能装40kWh电,最后实际上变成了能跑200公里。“低温性能做好了,就无法兼顾其他方面,很不划算。又要低温特性好,又要比容量高,是很有挑战性的事情,现在行业也正在通过各种各样的措施去实现。”顾国洪认为。

顾国洪还提到,目前主要的经济发达地区是珠三角、长三角和京津冀,电动汽车的主要销售区域也是在经济发达地区,如果这些市场没有特别的低温使用要求,车企就不会特别重视这个问题。孙立清也持有同样的观点。他告诉记者,要根据不同的地区来考虑电动汽车的低温性能,比如在黄河、长江以南就不需要考虑,而在华北平原、东北地区就要加以重视。

“应该先聚焦于合适的区域、合适的人群推动发展新能源汽车,上汽通用五菱MINI EV的‘爆发’就符合这个特征。发展起来之后再慢慢优化,全区域、全覆盖是‘好大喜功’的做法。”在顾国洪看来,“纯电动汽车要分阶段推广。”

孙立清告诉记者,这个时候需要管理部门出台规范和要求,以后在哪些区域销售电动汽车,必须具备怎样的性能;或者企业联合在一起以联盟的形式,先把企业标准变成来联盟的标准,然后变成行业标准和国家标准。“现在企业都在选容易的事情做,需要有企业率先试水,动力电池不仅要耐低温,还需要出台耐低温的各种措施,这也需要一个过程。”他称。此前,工信部方面提出,要抓紧研究制定相关技术规范,加快推广应用中国工况,明确低温环境产品性能和技术要求,加强产品准入和生产一致性检查。




责任编辑: 李颖

标签: 电动汽车 低温性能

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