如何均衡电动车冬季续航与取暖?专家给出了方案


“动力电池怕冷”“电动车冬季续航减少”“开电动车再冷也不敢开空调”,随着寒冬时节来临,电动车车主在冬季的用车困扰也随之而来,更有网友将电动车调侃为“电动爹”,对冬季电池性能大打折扣表示疑惑。

围绕用户主要关注的电池性能、续航、安全等问题,12月23日,在三里屯ARCFOX Space体验中心,北汽新能源工程研究院副院长代康伟携三电团队,揭秘冬季续航背后的技术缘由。


如何让电池也抗冻?

在冬季,在电动车上存在一个共同的问题——电池衰减导致续航里程打折扣,但低温下电池容量为什么衰减?系统可用电量为什么减少?

代康伟给出的解释是,这与动力电池的工作原理紧密相关。从技术的角度来说,低温状态下,电池正负极材料活性和内部电解液导电能力下降,内阻增大,工作电流就变小,对外表现为动力电池可用容量的衰减,也就是续航里程打折扣原因之一。

那么,低温电池衰减如何改善?行业内普遍的做法是通过PTC加热系统(正温度系数很大的元器件)给电池加热,让其处于正常的工作状态,最大发挥电池充放电效率。也就是说,车端通过PTC加热系统来对冷却液进行加热,加热后的冷却液流入电池热管理流道,像地暖一样对电池进行升温加热。


不过,代康伟认为,“‘地暖’升温速度还不够快。为了提升加热速率,减少用户等待时间,除PTC加热方式外,北汽还在研究两项黑科技。”

一是超低温冷启动。据介绍,这项技术原理是利用低温下电芯内阻增大的特性,通过高频大电流脉冲充/放电实现快速加热效果。与传统PTC加热方式比,由于电芯内自发热,这项技术温度一致性更好。简单理解,就是动力电池在低温状态下大部分能量被封存,通过北汽新能源电池速加热技术,利用少部分能量便可以快速及稳定的提升电池温度。

二是全气候电池。该技术通过给电芯间镍片通电生热的方式,快速向电芯传热使其升温。以北汽新能源为例,今年1月,其在黑龙江成功进行的低温测试中,电池温度从-18℃到18℃仅用了300秒左右,实现了一定的技术突破。


如何均衡续航与取暖?

除了稳定电池性能,电动车在冬季往往还会面临暖风加热耗电大的问题,导致整体续航里程减少。

关于这一痛点,代康伟提出的解决方案为,“通过热泵技术提高采暖系统的效率,让1kW电功率能够达到1.5kW甚至2kW的热量,这就是开源的方式。”

代康伟所说的热泵空调技术,简单描述就是高温制冷空调回路倒过来用,冬天制造环境温度更冷的冷媒去吸收环境的热量,再把这部分从环境中吸收的热量搬运进乘员舱,这就是热泵系统,类似可以将低处的水,泵到高处的“水泵”。

“常规的热泵系统有一定环境温度的局限性,一般只能适应-10℃以上且效率会随温度降低而降低。而目前比较前沿的技术是CO2热泵,能做到零下30℃依然可以工作,并且采暖效率比现在高30%以上,续驶里程可以提升15%。”代康伟表示,目前针对这方面的技术,北汽新能源已经完成了实车测试。


需要注意的是,速热的功能也极有可能引发电池的热失控问题,例如电动车飞车失控的案例,此前层出不穷。

对于这个问题,代康伟坦言,车辆无法保证所有零部件在制造端就达到零失效,但出于电池安全考虑,北汽新能源对此也做了相应的电控配套策略,例如提高电池包成组效率以及干湿分离热管理技术等。

因此,代康伟对冬季电动车续航提出了一些建议,在中远途出行的情况下可以提前启动“一键备车”功能,对车内及电池进行加热,驾驶过程中也可以通过空调和座椅加热,配合增加车内温度,但空调温度不宜过高,应尽量保持在25摄氏度左右。

充电的时间也有所考究,可以选择在电动车停止行驶,电池尚有余温时立即进行,将有助于增加充电效率。

可见,电动汽车低温续航里程的技术研发,是目前行业面临的共性技术问题,同时也成为了各家车企竞相发力的方向之一。


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