电池的最佳使用温度是25°C。因此,新能源在冬季的续航表现并不理想,而低温续航里程缩减的主要原因包括空调功耗、电池衰减以及机械损失。且低温环境下电池内阻升高、效率下降,导致电池的容量下降。所以,才出现冬季续航里程“打折”的情况。
一:为何电动汽车冬季续航里程会缩水?
1:温度问题
相信这一问题是新能源汽车用户普遍关注,包括电动车用户也会很感兴趣的话题;因为不论是各类锂电池还是普通的铅酸电瓶,每到冬季都会出现容量的下降。这是个无法克服的问题,因为各类电池的本质都是「化学电源」;比如铅酸电瓶是依靠电解液(硫酸铅溶液)与极板活性物质进行反应,在反应过程中产生电流为电机供电,充电则是通过电网电流作用于正极,促进电解液从极板分解出铅来调整电解液浓度。
但是在低温环境中电解液与负极隔膜的相容性变差(锂电池也有相同问题),温度降低会影响粘度或冻结,导电率是肯定会受到影响的。同时铅合金格栅内部的海绵纤维活性也会变差,活性物质脱离强度受限;这些因素都会造成放电容量的增加,续航里程也会随之缩短。
各类动力电池的理想运行温度为25℃,温度每下降1摄氏度,电池容量就有可能下降≤1‰;所以电瓶车冬季的续航会明显下降,燃油汽车的电瓶也容易亏电。而且在低于零度的环境中电瓶就很难有效充电了,这也是北方车辆不得不选择室内或地库充电的原因。
充电衰减:直观地理解,负极材料的晶格就像蜂巢一样,锂离子来了之后可以“嵌入”进去,英文叫intercalation。在低温下,晶格就收缩了,锂离子“嵌入”变得困难。所以电池管理系统就自觉地降低充电速度,这就会导致第二天早上也充不满,本来就堪忧的续航,雪上加霜。有人说,如果让BMS在低温下强行加大电流呢,就不能把锂离子给强行挤进晶格吗?答案是,可以是可以,但晶格有可能就“挤破”了,这会造成电池容量的永久性损耗。也就是对锂电池伤害最大的“晶体析出”现象,这部分损伤是不可逆的,除非换电池。
2:制暖需求量更大、效率低
制暖/冷的消耗主要由温差决定,冬季北方平均气温在0℃以下,制暖需求温度一般在25-30℃,相差至少25℃。
制冷由压缩机通过电能/动能搬运热量来实现。而制暖通常还是由“电能转化热量”的PTC来实现,效率要低得多。燃油车也开暖风,为什么没觉得冬天更耗油呢? 原因在于,发动机工作会产生大量的热,这些热量足以家用小轿车使用了。而电动汽车呢? 工作的时候电池、电机都非常地“冷静”,没有余热可用啊!
咱们也可以换个角度来理解,电动汽车正是因为能量转换效率高达90%以上,比发动机的20-40%高很多,所以余热才少、所以才需要消耗额外的制暖能量的。
3:动能回收的影响
除了以上会造成冬季续航减少之外,根据每款车辆厂商的研发策略不同,很多车企在电池温度低于0摄氏度时,为了保障电池使用寿命更长,动能回收回来的电量是不会回充到动力电池的。工信部公布的车辆NEDC综合工况续航指的是车辆在特定工况下行驶的里程,而这些工况下包含减速制动能量回收,当这些能量不再回收给电池时,就相当于减少了能量来源,因此如果车辆标定的策略是低温动能回收能量不充入电池的话,那么其续航也会相应减少。
一:为何电动汽车冬季续航里程会缩水?
1:温度问题
相信这一问题是新能源汽车用户普遍关注,包括电动车用户也会很感兴趣的话题;因为不论是各类锂电池还是普通的铅酸电瓶,每到冬季都会出现容量的下降。这是个无法克服的问题,因为各类电池的本质都是「化学电源」;比如铅酸电瓶是依靠电解液(硫酸铅溶液)与极板活性物质进行反应,在反应过程中产生电流为电机供电,充电则是通过电网电流作用于正极,促进电解液从极板分解出铅来调整电解液浓度。
但是在低温环境中电解液与负极隔膜的相容性变差(锂电池也有相同问题),温度降低会影响粘度或冻结,导电率是肯定会受到影响的。同时铅合金格栅内部的海绵纤维活性也会变差,活性物质脱离强度受限;这些因素都会造成放电容量的增加,续航里程也会随之缩短。
各类动力电池的理想运行温度为25℃,温度每下降1摄氏度,电池容量就有可能下降≤1‰;所以电瓶车冬季的续航会明显下降,燃油汽车的电瓶也容易亏电。而且在低于零度的环境中电瓶就很难有效充电了,这也是北方车辆不得不选择室内或地库充电的原因。
充电衰减:直观地理解,负极材料的晶格就像蜂巢一样,锂离子来了之后可以“嵌入”进去,英文叫intercalation。在低温下,晶格就收缩了,锂离子“嵌入”变得困难。所以电池管理系统就自觉地降低充电速度,这就会导致第二天早上也充不满,本来就堪忧的续航,雪上加霜。有人说,如果让BMS在低温下强行加大电流呢,就不能把锂离子给强行挤进晶格吗?答案是,可以是可以,但晶格有可能就“挤破”了,这会造成电池容量的永久性损耗。也就是对锂电池伤害最大的“晶体析出”现象,这部分损伤是不可逆的,除非换电池。
2:制暖需求量更大、效率低
制暖/冷的消耗主要由温差决定,冬季北方平均气温在0℃以下,制暖需求温度一般在25-30℃,相差至少25℃。
制冷由压缩机通过电能/动能搬运热量来实现。而制暖通常还是由“电能转化热量”的PTC来实现,效率要低得多。燃油车也开暖风,为什么没觉得冬天更耗油呢? 原因在于,发动机工作会产生大量的热,这些热量足以家用小轿车使用了。而电动汽车呢? 工作的时候电池、电机都非常地“冷静”,没有余热可用啊!
咱们也可以换个角度来理解,电动汽车正是因为能量转换效率高达90%以上,比发动机的20-40%高很多,所以余热才少、所以才需要消耗额外的制暖能量的。
3:动能回收的影响
除了以上会造成冬季续航减少之外,根据每款车辆厂商的研发策略不同,很多车企在电池温度低于0摄氏度时,为了保障电池使用寿命更长,动能回收回来的电量是不会回充到动力电池的。工信部公布的车辆NEDC综合工况续航指的是车辆在特定工况下行驶的里程,而这些工况下包含减速制动能量回收,当这些能量不再回收给电池时,就相当于减少了能量来源,因此如果车辆标定的策略是低温动能回收能量不充入电池的话,那么其续航也会相应减少。
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