冬天一到:电动车又成你爹了

这个冬天,瑞士的“电动爹”很可能要被禁止上路了。

事情是这样的。据《每日电讯报》报道称,瑞士官员已经起草了一项限制电力使用的提案,以防该国出现能源短缺。其中一项关于电动汽车的禁令称,“私人使用电动汽车只允许用于绝对必要的旅行(例如,上班、购物、看病等)”——俗称,“非必要”不开电动车。

不过,瑞士的这项“电动汽车禁令”还处于草案阶段。即便是冬天的电力短缺加剧,该禁令也会分为四个阶段执行,只有到了第三个阶段才会触发“禁止电动汽车”的条款。

但瑞士的这一担忧并非无中生有,因为电动车的冬季续航普遍打五折,去充电的次数也就更加频繁,最终可能加剧电力短缺。

更残酷的事实是,半数的新款电动汽车,在冬季的续航里程不止打五折。

前段时间,懂车帝拉了60余款主流车型,到内蒙古牙克石和根河进行冬季续航测试。测试结果显示,在-15℃的条件下,这一批新能源汽车的平均续航达成率为48.5%。

冬天一到、电动车又成你爹了

所谓的续航达成率,是把“实际行驶的续航里程”与“官方标称的续航里程”相除。最终得到的续航达成率越高,则说明车辆的续航里程精准。而如果续航达成率越低,说明它的“虚标情况”越严重。

比如丰田bZ4X,在这次冬季测试中,仅得到了37%的续航达成率。官方续航里程为560公里,但实际的低温续航却仅有208.6公里,直接打了“骨折”。

冬季续航打折还只是第一步,车门无法打开、车辆无法启动、玻璃被冻碎、空悬出故障…都在这次冬季测试中被暴露无疑。所以,奉劝各位北方地区,尤其是东北地区的车主们,冬天“非不要”不开电动车。

冬季续航,现在流行打四折

每到冬天,很多电动车主都有这样的疑惑:“为什么表显续航里程500公里,实际却只能开250?”

这里需要给大家理清一个现实是,只要是用锂电池的电动汽车,那么它的冬季续航就必定会打折扣。具体原因,还得从电池材料构成说起。

业内主流的动力电池路线有两种:三元锂和磷酸铁锂。它们的正极材料一般为三元(NCM/NCA)、磷酸铁锂(LFP),而负极为石墨(Graphite)。充电时,锂离子从正极晶格出来,穿过电解液隔膜到负极,嵌入石墨层间。而放电的过程,是从石墨负极层间里出来,再回到正极晶格。

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磷酸铁锂(LiFePO4)电池内部的放电过程(图源:Materials insights into low-temperature performances of lithium-ion batteries)

别看这一颗小小的电池,这可是一个复杂的电化学系统,其中包括了固体材料:正极材料、负极材料,纤维隔膜等;以及液体材料:有机电解液(包含锂盐,溶剂及其他添加剂)等。

无论是材料,还是反应过程,都会受到低温的影响——固体材料的“热胀冷缩”、液体材料在低温下黏度增大甚至凝固、带电粒子的传质过程和电化学反应的速度降低。

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在不同的温度下,城市和高速公路驾驶的续航航范围(作为为UDDS-Urban Dynamometer Driving Schedule城市道路循环工况、右图为SFTP US06-激烈驾驶工况)

尤其是在低温环境下,电解液变粘稠,这时候负责放电的锂离子就难以穿过,那么放电效果就会“大打折扣”,而同时锂离子的活性也会降低,自己“懒得动”。最终出现的结果就是,实际可行驶的续航里程,远远低于官方标定的续航里程。

比如,在懂车帝2022冬季测试中的低温续航测试环节中,大批的纯电车型半路趴窝,远不及官方续航里程。

要知道,这次的测试路段距离并不远,从牙克石到根河只有341公里的路程,而且行驶速度不快,只开到50公里每小时的平均车速(车辆全部换装雪地胎)。这次测试中,唯一对续航里程影响比较大的因素,就是温度——测试气温为零下15到零下10摄氏度。

首先是登场的是丰田bZ4X。官方标定的560公里续航里程,丰田bZ4X只跑了208.6公里之后就“趴窝”了,折算后的续航达成率仅为37%。这一成绩,甚至都不如三款微型电动车奇瑞QQ冰淇淋(续航达成率38%)、长安Lumin(44%)、五菱宏光MINI EV(47%)。

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紧随其后的,是同为合资品牌纯电车型的日产ARIYA。官方标定续航里程为533公里,在跑了249.7公里之后日产也“趴窝”了,折算后的续航达成率为46%。真可谓是传统车企一发力,结果却是脸着地。

经过低温续航测试,我们会发现:现阶段,增加电池容量依旧是提升续航最有效的方式。因为续航前十名车型中,有8台车的电池容量超过80kWh。实际续航超过300公里的车型中,有73%的车型电池容量都超过80kWh。

比如,在头部选手中,比亚迪汉EV 610KM四驱尊享型,用85.4kWh的电池包跑出366.3公里的实际续航,续航达成率为60%;而蔚来ET7 100kWh首发版,用100kWh的电池包跑出了375.7公里的实际续航里程,续航达成率为55%。比续航达成率,比亚迪是第一名,但比续航里程,蔚来却是第一名。

总之就是大力出奇迹,反正冬季续航都要打折,电池越大,打折后续航也就越长。

冬季能耗,偷走了你的续航

电动车和燃油车一样,在冬季的能耗都会比夏季要高。在低温下,燃油车的发动机热效率会下降,从而导致喷油量增加。以及,开暖气启动压缩机等等原因也会导致油耗增加。

但油车的好处是,燃油车的发动机产生的余热可以用于车舱内供暖,总整体能源使用效率上做到提升。

况且,燃油车可以轻松地找到周边的加油站,但电动车并不是随时都可以完成能源补给。所以,电动车更需要注重车辆的能源使用效率——换成人话说,就是省电。

比如,丰田bZ4X跑出了32kWh/100km的电耗,就属于相当费电的那种。以这款车电池包容量66.7kWh计算,这样的冬季能耗只够它跑200多公里,与官方标定的560公里续航里程相去甚远。更令人匪夷所思的是,丰田bZ4X四驱版的前/后80kW的小电机,本应该是起到“省电”的作用。

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丰田bZ4X

其实,纯电动车的冬季能耗,除了驱动电机这项最基本的能耗之外,电池制热和车内制暖这两项,也占到了整车能量消耗的一半以上。

而bZ4X的电池低温问题,早就有媒体爆料。根据此前的媒体报道,bZ4X在严寒环境下,电池管理系统会出错,导致无法充电。消息指出,这有可能是因为电源温控机构的设计问题,因为加温功率不足以满足电池在寒冷温度下的工作温度需求,导致故障。

在低温续航上,真正拉开差距的是热管理系统。

因为,动力电池比较舒适的工作温度区间为10到45℃。所以在低温环境下行驶时,热管理系统需要先给电池进行加热,以保证动力电池工作在合适的温度区间。同样的,在低温环境下充电时,也需要先给电池预热。当电池温度达到25度以上之后,才能进行大功率快充。比如,锂电池在0℃以下充电容易产生析锂现象,引起不可逆的损伤和安全问题——长期以往,可能会诱发短路、自燃。

丰田bZ4X的问题,大概率是过于重视电池加热了。

每个电池单体的下方,丰田都设计有电池电加热装置,主要为了通过温度的控制,来抑制电池的老化。因为丰田bZ4X的产品理念,就是“10年后电池容量保持率90%”。但这给用户造成的困扰就是,冬季电耗奇高无比,而且充电速度奇慢无比。

在低温充电测试环节中,丰田bZ4X插上了120kW的大功率快充充电,但却需要423分钟(约7个小时)的时间才能充满。其中,从80%充到99%,丰田bZ4X更是需要耗费5个多小时。而且这还不是偶然现象,在冬测期间7次充电都有发生类似的“充电巨慢”情况。

冬天一到、电动车又成你爹了

为了实现温控,大多数纯电车型都采用了热泵空调+PTC的方式

PTC俗称正温度系数热敏电阻,随着温度的升高电阻也升高,可恒温发热。其优点是成本低、结构简单、出热快、受外界环境影响小,但缺点是费电。随着外界温度降低,PTC的电阻值随之减小,电流通过电阻产生热量,其制热能效比最大值不超过1,也就是说1kW电量最多可产生1kW热量。

热泵空调,则是利用蒸发吸热,液化放热的热?学原理,在乘客舱、电池、电机之间完成热量的转移。

与PTC加热不同,PTC是实实在在的能量的产生过程,能效比大约在0.95,需损耗非常多的电能;而热泵制热方案是以冷媒为介质的热传递的过程,是能量的搬运,最高能效比可以达到2,也就意味着同样的热量需求,热泵制热方案相比于传统的非热泵制热方案,电能损耗仅为一半。

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在冬季测试中,热泵+PTC辅热空调装配率很高,共23款,占比达到了57.5%。但热泵空调制热能力两极分化明显,升温至20°C以上的5款车型中,前4名都是热泵空调系统,第五名为发动机/PTC制热;在只能升温至10°C以内的7款车中,4款车配备热泵空调。

但问题在于如果温度过低,热泵空调可能也会罢工。比如在零下十几度的环境中,车外温度较低的同时,空气中含有较多水分。这种极端条件下,空气中的水分会在车外表面结霜,结霜后导致换热装置很难再从外界环境有效地吸收热量,也就导致热泵空调无法继续工作。所以,一般环境温度低至-10℃的时候,仍需要靠PTC加热来维持温度。

如果是升温效果不好的车型,多半是低温高寒的标定出了问题。毕竟,如果热泵空调没有PTC精妙的配合,也是很难在零下十几度的低温中,为座舱和电池提供较高制热效果。

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比亚迪e3.0平台的集成热管理系统

面对零下十几度的低温,目前只有比亚迪表示没压力——比亚迪汉EV在低温续航达成率排名第一,比亚迪海豹的低温充电时间排名第一。

从技术层面来看,比亚迪的e平台 3.0全面取消了耗能最大的PTC控制模组后,驾驶舱制暖预热交给热泵电动空调系统以及来自电驱+电控系统的余热,动力电池低温需求则由热泵电空调支持。这即解决了车内采暖和电池加热的问题,又解决的能耗的问题。

这也就是为什么,虽然比亚迪的车型都搭载了“畏寒”的磷酸铁锂电池,但相比众多的三元锂电池的车型依旧能够实现较好的冬季续航表现。

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比亚迪海豹

提升电池容量、降低电耗,才是解开冬季续航里程大打折扣的两个核心要点。

电动爹,停着也出问题

出远门也不行,不出门也不行,这完美地诠释了“电动爹”三个字。在懂车帝2022冬季测试中,集中爆发的可靠性问题,有两大类:小电瓶亏电、车门冻坏了。

比如,理想L9运输到牙克石的第一天就出现了无法启动的情况,也是本次测试中500万以内第一个打不着的车,而原因就是小电瓶没电了。同样的情况也出现在比亚迪元Plus和海豚身上,也是因为小电瓶亏电,车辆无法正常启动。

测试中,共有6台车出现小电瓶亏电需要搭电的问题。

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理想L9

通常来说,12V低压电池负责车辆的启动、解锁、灯光、各类仪表屏等低压电器的供电。

传统燃油车的低压用电,一般都是来自于铅酸电池。然而,有些新能源汽车的低压电池,换上了能量密度更高的磷酸铁锂电池。但也正是因为磷酸铁锂电池在低温下活性差,导致了小电瓶出现亏电的情况出现。

因为磷酸铁锂电池在0°C环境下容量保持率约60-70%,零下10°C时衰减到40-55%,零下20°C只剩下20-40%。而常见的铅酸汽车电瓶的工作温度是在-30°C到60°C之间,品质比较优良的高节能环保铅酸电池能到-40°C到70°C之间,在低温下的性能是要优于磷酸铁锂的。所以,用磷酸铁锂作为小电瓶的新能源车型,在冬季用车时要做好搭电的准备。

小电瓶被冻没电,是很多燃油车也会出现的问题,已经不足为奇了。但因为温度太低,导致车门无法关闭、门把手故障,那属实是电动爹才有的风范。

比如,小鹏G9,测试还没开始,右后门就在板车上冻住了,无法正常打开车门。

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小鹏G9

“遥遥领先”的问界M7,则在续航测试中出现了后车门关不上的情况。并且,问界M7在冰冻测试之后,主驾驶位的车门从外面也打不开了。

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问界M7

还有,飞凡R7的隐藏式门把手,被冻得无法收回。据统计,本次冬季测试中共有5台车出现了门把手故障,均是隐藏式门把手

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除了门被冻坏,还有车把后视镜玻璃给冻掉了的。比如欧拉闪电猫,后视镜内部的胶被冻硬了,胶完成失效了,后视镜面仅靠线束来固定。问题可能还是出在耐候性上,如果多做两轮冬季测试,想必不会在量产车型上犯如此低级的错误。

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欧拉闪电猫

而小鹏G9在车门打不开之后,在测试中又出现了空气悬架的故障。此次冬测共有3款车空气悬架出现故障,行驶后恢复。冬测配备空气悬架的车型共有7款,出问题的概率42.8%。

冬天一到、电动车又成你爹了

“小鹏G9是不是没把高寒测试做完呢?”懂车帝冬季测试主持人东门健男在视频中发问。

在他看来,整体上最近一年上市的新车问题比较多,在冬季测试中也会出现各种各样奇怪的小问题或者大问题。相比而言,上市时间久一些的车型反倒是问题少了很多。比如小鹏P7和P5,就没有小鹏G9这么多故障,就成熟了不少。

写在最后

低温,是电动车的最大的天敌。冬季续航打五折,仍是目前行业的常态。但是,每一家企业解决低温问题的路径不同,有的选择加大电池容量,有的选择优化热管理系统。殊途同归,大家都是想让电动车在低温环境下尽量地跑远一点、问题少一点。

从冬测结果看,今年续航达成率平均值48.5%,超过了去年的平均值46.8%。这说明今年新上市的纯电车型,在冬季续航能力方面有一定的进步。

其中,国产品牌的续航达成率达到了49.1%,远超合资品牌45.8%。这说明,国产新能源汽车在三电能力上,依旧处于领先和引领的地位。

只不过,在低温可靠性方面,国产新能源汽车依旧没有忘本——大毛病没有,小毛病不断。如果你不会给小电瓶搭电、不会徒手破冰开车门,那么在北方的冬天里,还是“非必要”不开着电动车吧。

 

出处:虎嗅网  作者:王笑渔

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