電池研究院:冬季開純電動車要注意什么?

2018-09-05 00:00:00 作者:黃恒樂
電池自古脾氣差

電池這種奇葩物種呢,特別嬌氣,溫度太熱太冷都不爽,它會立刻沒有了理想,不好好充電/放電。

因為,目前絕大多數新能源車都裝備了鋰離子電池包,而鋰電池對溫度非常敏感。一般而言,鋰離子電池的最佳工作溫度在20℃左右,如果電芯溫度因為外界降溫而下降過多,電芯正極材料活性降低,電芯內部運動的鋰離子數量下降,正負極材料中的帶電離子擴散運動能力變差,電能傳遞速度降低,帶電離子運動不順暢,電池充放性能下降。

低溫不僅影響充放電的效率,還有可能影響電池的循環壽命甚至讓電池在短時間內報廢。此前有媒體報道稱“快充傷電池”,其實這句話不完全正確(而且錯誤成分占了多數),準確的說法是:“高溫和低溫都傷電池,快充產生的高溫算其中一種”。

因為散熱不良而產生的充電高溫只是傷了電池的循環壽命,而低溫更可怕,無論快充還是慢充,在超低溫度下充電都有可能造成電池損傷。

哪些電池需要被照顧?

接下來,我們要不厭其煩地再梳理一遍新能源車的種類:

A、純電動車

物理特性:安裝有大容量可充電電池(怕冷又怕熱),使用有線/無線充電裝置補電,沒有內燃機。
國家定義:新能源車。
代表車型:比亞迪秦EV450、蔚來ES8、奇瑞瑞虎3xe、特斯拉Model X等。
優惠政策:享受國家補貼/地方補貼(國家目錄內的國產車型),免購置稅,免車船稅,在限行城市內的通行權更高。

B、插電式混合動力車(含增程式)

物理特性:安裝有中小容量可充電電池(怕冷怕熱但影響不是特別大),使用有線/無線充電裝置補電,使用內燃機(怕冷)為車輪或電池供能。
國家定義:新能源車。
代表車型:比亞迪唐100、榮威e550、大眾Golf GTE、寶馬i3增程版、別克Velite等。
優惠政策:享受國家補貼/地方補貼(國家目錄內的國產車型),免購置稅,免車船稅,在限行城市內的通行權更高。

C、非插電式混合動力車(節能車)

物理特性:安裝有超小容量可充電電池(怕冷怕熱但你不能調控),不可外接電源,最多只能純電驅動數千米,電動機只是內燃機(怕冷)的輔助。
國家定義:國家無嚴格定義,部分城市將其定義為“節能車”。
代表車型:豐田卡羅拉雙擎、豐田凱美瑞混動、本田雅閣混動、日產樓蘭混動、起亞極睿、福特蒙迪歐HEV等。
優惠政策:無國家補貼,部分城市有低額度地方補貼,不享受通行優先權。

D、燃料電池車

物理特性:安裝有小容量可充電電池(怕冷怕熱但你不能調控),通過燃料電池堆,釋放氫氣、乙醇等燃料的能量,為車輪或電池供能,部分車型可使用有線/無線充電裝置補電。
國家定義:新能源車。
代表車型:豐田Mirai、本田Clarity、奧迪h-tron quattro、雷克薩斯LF-FC等(國內暫未有車型在售)。
優惠政策:享受國家補貼/地方補貼(國家目錄內的國產車型),免購置稅,免車船稅,在限行城市內的通行權更高。

從上文可得,目前占據銷量絕對上風的“BEV純電動”與“PHEV插電式混合動力”是需要車主去呵護動力電池的,“PHEV插電式混合動力”與“HEV非插電式混合動力”則需要車主去呵護傳統內燃機。

那么“PHEV插電式混合動力”是最難養的嗎?非也,插混車有內燃機這個重要的熱源,倒是不擔心。最可憐的是純電動車,除了動力電池之外再無功率強大的發熱源,因此本文重點針對純電動車,描述冬季開純電動車之前/之時/之后,車主應該怎樣去呵護動力電池,讓它青春常駐,讓它壽比南山。

要知道,動力電池是純電動車最大的一塊單一成本,純電動車一般裝載40-100kWh電池,這就意味著整包成本在5-20萬之間,換是換不起的了,你也不可能像以前那樣“去廣州陳田村花幾千塊買一臺大V6回來裝捷達上”。

那么,怎樣才能安撫好這塊外殼堅硬但內心柔弱的電池呢?

常見的三種電池保溫方式

在冬季,周遭溫度分分鐘都往零下攝氏度走,這時候電池包內部就沒法保持正常工作的溫度,而車企基本都會用以下三種方案來解決低溫難題:

A、常規保溫裝置:這種是絕大部分純電動車都會選用的方案,簡單來說就是電池外殼本來就有隔熱防凍的設計(電池包散熱采用風冷或自然冷卻的型號),盡可能讓外部低溫對電池包內部的影響降低,也可以讓電池充電/放電過程中的產生的熱量多留在電池包內部久一點。問題在于,隔熱防凍設計是一把雙刃劍,夏季會遇到散熱不良的可能性。

B、電加熱系統:這種方法,指的是一些中高端車型采用了PTC熱敏電阻或其他電加熱器,利用電池包本身的電量為電池包加熱。這是一種自給自足的方案,其優點是熱敏電阻或電加熱系統的體積與重量都比較低,成本也不高,缺點是要消耗本身的電量。

這時候就有讀者要問了,耗在加熱器上面的電量,真的比電池包因為低溫損失的電量多嗎?多,當然要多,因為電池在0℃低溫狀態下已經有5-10%的容量損失,-10℃就掉了大概20%的電,-20℃大概要掉35-45%,這臺純電動車基本就不能用了。好在,隨著技術下放,成本降低,目前10多萬的車型也有電池包電加熱系統提供了,或標配(小鵬)或選裝(威馬)。

此外,我們還需要提一個信息點:電加熱系統不是一直都在工作的,只有在溫度閾值之下才會開始加熱,等到電池包恢復正常工作溫度,接下來就靠電池放電過程中散發的熱量來補充電加熱系統停機期間的電池包熱量散失量。

C、外置熱源加熱:這種方式,一般指的是利用外置的內燃機,通過燃燒石化燃料產生熱量為電池包加熱。比較典型的例子就是威馬EX5可供加裝的“極地電加熱系統”,實則是一臺小型的單缸活塞式內燃機,采用燃效更高的柴油燃料,在-30℃以下的超低溫溫環境中非常管用。這套系統的工作流程也是挺簡單的,容量為6L的小油箱裝了柴油,柴油燃燒之后的熱量用來加熱電池液體回路中的液態介質,液態介質加熱電池。

這套外置熱源的加熱系統,優勢是不需要耗費電池本身的電量來加熱電池,缺點是造價比較高,不能拆卸,非冬季不使用這套系統時還得一直掛著它走,削減續航里程。

看完ABC三種電池保溫方式,分析完各自的優缺點,大家是否已經大致明白了純電動車電池保溫的基本原理?接下來,我們說說實際用車過程中有哪些必備的小知識。

如何正確用電?

A、千萬不要相信NEDC續航

目前,國內通用的續航工況測試規則與NEDC(New European Driving Cycle)基本相同,只是《電動汽車能量消耗率和續駛里程試驗方法》會更雞賊一點,居然允許廠家“只采用市區循環進行試驗”(不用跑高速?。?。

回到中國最常見的NEDC工況測試規則上面來,目前最新的版本是1997年更新的,包含4個市區循環和1個郊區循環。這套工況測試標準相對合理,但只是“相對”而已。因為正常人開車絕對不會一直保持穩態運行的,市區內走走停停很常見,特別是在中國大城市的超惡劣行駛環境里頭。

這就會出現一個很大的問題 —— 幾乎所有NEDC成績都低于正常用車情況下所能得到的平均油耗值、平均排放值、平均電耗值。因此,NEDC是相對可信的(統一標準內橫向對比),但絕對值是不太可信的(真實油耗/電耗更高)。因為,整個測試過程不會在超低溫狀態下進行,空調、暖氣、音響甚至涉及安全的燈光都可以關閉,整車的油耗/電耗會比真實用車情況低一截。

因此,目前國內外車企公布的NEDC純電續航成績,是相對可信的(統一標準),但絕對值僅供參考,你在日常用車過程中只有少數理想情況才能開出NEDC油耗/電耗。

這時候,大冬天來了,電池包本來跑不到NEDC續航里程,又因為低溫損失了一部分容量(或自然損失/或用于加熱電池),這時候對自家車子的續航里程就要有一個更保守的預估,以防半途沒電被拋在冰天雪地中。

B、千萬不要大腳“電門”放飛自我

低溫放電與低溫充電一樣傷電池,而那些裝載了電加熱系統或外置熱源的純電動車也不能幸免,因為冷車啟動的時候,加熱系統還沒有進入狀態,電池內部的溫度依然很低,此時切勿大腳“電門”放飛自我并貿然表示“連冷啟動都不暢順的汽油車在冬天都是渣渣”。

實際上,即使電池已經經過一段行駛里程并進入正常工作溫度,也不能隨意放飛自我,因為電機的輸出特性與內燃機非常不同,峰值扭矩在前半段轉速范圍內都能得到,加上冬季雨雪天的地面摩擦力非常低,把如此大的扭矩輸出到輪胎胎面上,很容易造成打滑。

此外,因為冬天行車,車內外都需要取暖,外后視鏡加熱、后窗加熱絲、空調暖風、座椅加熱等等部件會耗費不少電能,這時候還暴力駕駛,電量消耗速度會遠超你想象。

C、了解你的輪胎

無論開什么動力版本的汽車,只要在北方冬季,都要先了解你的輪胎再開車。一般,在北方售賣的汽車并不會標配夏季胎,但我們不排除有些南方車主會把自家車子開到北方去看雪,這時候就要非常小心了。因為夏季胎的表面花紋很淺,導水槽較深,而且輪胎配方在低溫下很容易變硬,抓地力急劇下降,在冬季冰雪路況中根本剎不住。

解決方案當然是有的,最極端的便是冰雪胎,次之為冬季胎,最溫和也得上兩雙四季胎。純電動車的扭矩響應非???,扭矩極值也比同價位的汽油車要高,冬季行車時比較容易打滑,這時候就需要控制電門的右腳多加小心。

此外,因為每天天氣不同,降水狀況不可預測,因此每天路面的實際摩擦力并不盡相同。最好的辦法是,如果當天有雨雪降落或殘留在路面上,那么開車出門之后,先找一段較為空曠的路面,做一個短暫的加速和減速,判斷一下今天輪胎與路面的默契程度,知道一下今天要提早多少距離制動。注意了,不是更大力一點,太大的制動力很容易讓車輛失控。

D、善用動能回收

很多來自燃油車時代的老司機并不熟悉純電動車的動能回收系統特性,甚至相當一部分覺得動能回收系統是非常雞肋和難受的配置。

要知道,目前技術領先的動能回收系統能回收多達25%的動能,這就意味著這臺車的續航能力能多出好幾十公里,對于目前電池技術瓶頸未突破的純電動車而言,是一個不可或缺的必備功能。

雖然有一部分純電動車的動能回收系統調校水平非常糟糕,用戶體驗不堪一用,但已經有越來越多的純電動車配備了標定細致的多級可調動能回收系統,這就意味著用戶可以根據自己的駕駛習慣去調節后拽力度。

千萬不要小看這個系統在冬季用車時的功效。因為搭載了大容量電池包的純電動車通常比同級別的汽油車重200-400kg,這就意味著制動力的調校會更加靈敏和強硬,冬季制動稍有不慎就會造成甩尾打滑。

如果前方路況優良,紅燈亮起,不妨先用高級別的動能回收去吸收動能,讓車速降下來一半,即將到達紅燈位時才讓機械制動慢慢介入,讓制動過程平穩暢順,還能回收一部分能量,恢復續航。

E、電子控制系統

很多廉價純電動車就連ESP車輛穩態控制系統都沒有配備,而良心車企怎么也會給裝一個。ESP系統里頭一般都會包含EBD電子制動力分配系統、ABS防抱死制動系統、TCS牽引力控制系統、VDC車輛動態控制系統、 HHC坡道起步控制系統、HDC陡坡緩降系統、RMI防側翻系統等等子程序,只要滑移程度不會太夸張,一般都可以救得回來。

F、清晰視線很重要

下雪之后,雪地反光,紫外線對眼角膜和結膜上皮造成損害并引起炎癥,發病期間會有視物模糊的情況。不過由于我國的空氣質量并不良好,因此很多雪都不是純白色的,天也因為燃煤污染較多而變成灰蒙蒙的一片,因此“雪盲”出現的概率不高。即使如此,我們也要多注意對向來車,特別是沒有日行燈或者沒有開示寬燈/近光燈的白色車體。

除此之外,我們非常建議在啟動車輛時就立即開暖風吹前擋風玻璃,并且打開后擋風玻璃的電熱絲加熱,讓車窗內的水霧才能盡早蒸發走。注意了,因為車內暖、車外冷,因此這些小水滴都是積聚在玻璃的車內一側的,你根本不可能用雨刮/后雨刮把它們弄走,唯一的辦法就是通過加熱把它們蒸干。

為什么不開冷風讓車內外溫度一致,以此來清楚擋風玻璃上的小水滴呢?冷啊,大哥。

最后,千萬不要以為開著個純電SUV就能輕松越野,也不要去碾那些小雪堆,因為你根本不可能知道雪堆里面埋了什么有趣東西。如果磕破了電池包外殼和內部模具,那可是有起火自燃風險的。

如果資金充裕,你也可以給車子裝一套360°全景影像系統,穿著厚實的你就不再需要大幅度擺動身體看周圍情況,在狹窄路面、積雪路面、倒車入庫時特別管用。

如何高效充電?

A、少充多次

純電動車冬天充電第一準則 —— 少充多次,能充的時候盡可能充上,經常保持滿電肯定沒虧。

因為冬天的充電樁利用效率低,有時候急需充電卻排不上號,還不如每一次都直接給滿上,完全沒有續航焦慮,該開暖氣和加熱的時候一點都不心虛,直接開最高檔加熱去!

B、優先停地庫

毫無疑問,露天停車場的氣溫是遠遠低于地庫內部氣溫的。因此,如果你是純電動車車主,可以選擇露天和地庫,請優先選擇地庫(地庫停車費過高的情況除外)。

因為冬季低溫,充電速度不僅很慢,而且電池在超低溫下進行充電很容易造成損傷。在地庫下方,不僅氣溫較高,充電速度能夠提升,電池安全性也得到保障。

C、隨停隨充

當純電動車的當前行程完畢之后,如果有充電條件,不妨先給充上、此時的電池溫度是正常的,充電流程對電池的損傷也是最小的。

因為即使你停在地庫,只要是冬季,長期冷車狀態下突然充電,充電樁與動力電池都需要熱機,一方面耗費更多時間,另一方面也會對電池造成微量的壽命損傷。

D、安全使用充電樁

充電樁、充電槍、動力電池都是高壓設備,一旦觸電,人命關天。由于中國的公共設施保養情況堪憂,有關部門管理或者盈利機構管理也不力,因此充電樁的日常使用損傷還是挺嚴重的,很多設備都在檢修中。

檢修還算小事,最怕的是某些狀態本身有防漏電保護的設計缺陷,或者在使用過程中受到了損傷但未被發現,這時候來了雨雪天氣,觸電風險就很高了

因此,在自己不熟悉的公共充電樁上操作,不妨戴一雙塑料絕緣手套(或者可以套在御寒手套外面的超大碼絕緣手套),一方面不會弄臟自己的手或者棉手套,一方面可以做到防觸電。

E、善用互聯技術

公共充電樁的顯示屏質量一般都很差,加上雨雪天的雜質覆蓋,很多時候看不清具體工作情況。因此,車主應該事先下載好相應的充電APP或者關注微信服務號,盡可能利用手機端來掌控充電流程。

如果你的純電動車有車互聯功能和云支付,那就更方便了,不僅可以預約充電,還可以遠程監控與繳費。

D、一樁多線充電車位

目前,很多公共充電樁都使用了“一樁多線”充電車位,甚至一些豪華品牌還給家用充電樁設定了“一樁多線”(畢竟高端消費者買多臺新能源車的情況不少見)。

由于“一樁多線”會分走一部分功率,因此充電時,不妨挑一個兩根充電槍都閑置的樁位去充電,這樣子的話充電時間可以縮短一些。

寫在最后

在電池技術瓶頸沒有得到突破的今天,純電動車在冬季用車時的確會遇到一些困難,但并不是能克服的。首先,買車的時候要盡可能選裝備恒溫電池的車型;其次,電池容量和基礎續航值比那些所謂的“科技配置”都重要(比如什么車內K歌等等垃圾配置),選一臺長續航車比選一臺高配置車更理性;最后,冬季開車與充電都要安全為先,多學一點電學知識,保護自己保護家人,這是一臺車的職責,也是你的職責。

(圖/文/攝:黃恒樂)

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