-冷!你的爱车趴窝了吗?
作者:秦志伟
发布时间:2021-01-13
浏览次数:499
-冷!你的爱车趴窝了吗?

有点后悔买电动汽车了;电动汽车太坑人了;哪怕是有一个破油车,我都要换掉……寒潮来袭,电动汽车车主不仅忍受身体上寒冷,还直呼被自己的爱车寒了心。

作为电池领域的科研人员,南京大学现代工程与应用科学学院教授周豪慎对此并不惊讶。他告诉《中国科学报》,锂离子电池在低温环境下的充电和放电均大幅度地被抑制,电池的能量存储和释放能力均被削减,导致冬天的低温环境下,电池性能下降甚至无法正常工作。

这也并不是没有办法解决。但在国家大力推广新能源车之时,需要解决的问题不仅仅局限在电池上,还有电动汽车安全、续航以及充电桩等配套设施问题。这也是车主期望尽快解决的。

给电池“披件棉袄”?

家住北京的刘先生从家到单位只有8公里,为了上下班方便,综合考虑买了辆电动汽车,“才买5个月,这是第一次过冬。”据中央气象台1月7日7时发布消息,受此次寒潮影响,北京最低气温达到-19.6℃,达到1952年之后的1月气温最低值,1966年之后的气温最低值。

在这种温度下,刘先生和爱车都接受了考验。“启动车时,显示电量还有130公里,可还没行使5公里,电量已经下降到一半了。”越走到最后电量下降越快,刘先生非常着急。最终,他不得不关掉车内空调,忍受着刺骨的寒冷,四处寻找充电桩。

同样地,购买电动汽车仅8个多月的张先生也遇到了这样的问题。“从公司到家是25公里,显示消耗75公里,前几天显示里程和实际里程还是1.6倍的差距,现在都到了3倍。”

而上述电动汽车车主遇到的情况并不是个例。“尤其对纯电驱动的新能源车,在寒冷天气下,电量的容量明显变小,正常行驶情况下续航里程变短。” 东南大学机械工程学院副院长殷国栋也经常被问及类似问题,“其实,这些都是由于在极端环境下,跟当前电池本身的性能和整个车辆的能量管理不完善有关。”

周豪慎表示,就锂离子电池本身缺陷而言,“目前学界正研究给电池外添加一套温控体系,即使外界的环境温度很低,电池的工作温度控制在常温下,这样电池能够最大限度地保障续航”。

然而,对电池工作温度的相对精准调控并不是一件容易的事。殷国栋向《中国科学报》介绍,由于电池本身对散热有一定要求,如何合理的布置加热片或加热管路,与电池散热达到平衡,是目前电池热管理方面研究的重点。

电池低温表现力要提高

低温环境下,充电效率低也是电动汽车车主抱怨的问题之一。“在秋天,90分钟就能充满,但现在充了快二十分钟,还没到1%。”

周豪慎向《中国科学报》解释,低温工作环境下,锂离子在电解液和电极上的扩散均大幅度变慢。也就是说,低温工作环境下,锂离子电池电解液的黏度变大,电导率下降,甚至出现电解液凝固,这些均影响锂离子电池的低温表现。

对此,研究人员正在优化电池内部电极和电解液成分。

在周豪慎看来,目前主要有两类解决方法:一是提高电池充电时的工作温度,如提高环境温度或者转移至常温区充电,这样能有效地缩短充电时间;二是从根本上优化电池的内部结构,替换更先进的电解液和电极,即使在低温下也能够快速地充放电,从而从根本上解决充电慢的问题。

就车主反映“掉电时快时慢,尤其越到最后掉电越快”的问题,殷国栋分析,主要是电池的荷电状态(SOC)估算不准导致的。

他解释,当电池实际的剩余容量较多时,不准的SOC对车辆影响较小。但是当电池的电量消耗了一半以后,不准的SOC可能会导致车辆电量耗尽,因此这时需要对SOC进行修正。

“手机和电脑也使用的是锂离子电池体系,虽然电极材料和电解液有所区别,但工作原理是一样的。”周豪慎进一步分析,电量主要存储在较平稳的放电区间,到末期,一般电压变化大,而贡献的电量却很少,这也解释了越到最后掉电越快。

提高市场占有率仍需解决诸多问题

着急的刘先生开始四处寻找充电桩,令他恼火的是,所找到的充电桩不是坏了就是没车位,最后好不容易找到一个。“不知道是信号不好还是怎么的,微信支付宝码扫不出来。零下十几度,我站在风里捣鼓了十多分钟,快把手冻掉了。”

刘先生一边给爱车充电一边想着当初为什么要买电动汽车,“总觉得这么多年电动汽车已经进入了一个稳定期,现在有点后悔买了”。

中国汽车工业协会预估,2020年前11个月,新能源汽车累计销量完成110.9万辆,同比增长3.9%,增速较1~10月实现由负转正。该协会副总工程师许海东预计,2021年新能源汽车销量有望增长40%以上,达180万辆。根据《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》,到2025年新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%左右。

“我国新能源汽车发展已经进入相对稳定阶段了。”在殷国栋看来,还应继续加大对动力电池、驱动、全线控转向等新能源车关键部件的研发力度。

周豪慎也表示,电动汽车要想提高市场占有率,其发展接下来主要做好以下工作:一是需要解决安全问题,电动汽车的安全问题仍是其发展的瓶颈之一;二是需要解决里程焦虑,电动汽车的续航仍需要改进;三是需要解决电池的充电问题,能够保证电池安全的情况下尽量提高充电速度;最后,充电桩等配套设施要跟进。

“还要与汽车智能化和网联化趋势结合,以新能源车为载体,大力发展人工智能、无人驾驶与智能网联技术的研究和应用。”殷国栋补充道。



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