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一场秋雨一场寒,在连续降温的刺激下,北京的最低气温已经降到了个位数。每年的十月底、十一月初,北方同学们都在瑟瑟地等待着暖气的到来。但是千万不要以为就这样结束了,气温降低,续航缩水、充电变慢、冷启动需要等电池预热。这些令电车车主头大的事情才刚刚开始,今天,嘿电就给大家一起盘点一下,电动车冬季里的那些事儿。
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冬天,首当其冲的就是里程缩水,为什么缩水,说白了,还是因为“电池”不争气。目前市面上的电动车,95%以上都是锂电池。而对电池而言,它们也有“三大件”——正负极、电解液、隔膜,这三个家伙可是非常娇贵,温度稍微有点不合适就不乐意了。温度下降,正负极材料的活性就会降低,电解液的导电能力就会下降,析出的锂离子结晶甚至可能会把隔膜刺穿导致电池短路。
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而反映到电池的实际参数上,低温会导致锂电池容量减小,内阻变大,影响有多大,我们带大家好好分析分析。
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下图是同一块锂电池在不同放电速度下的容量变化,可以看出,在20-40℃的温度条件下,电池容量基本能保持在100%,温度降到10℃,容量90%,温度降到0度,容量80%。在0度以下,容量会随温度的迅速下降,如果在零下20℃时,锂电池容量只有原本的50%。
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大家不要以为就这样结束了,除了容量,内阻同样会受到很大影响。任何一个电池容量下,电池内阻都在随着温度的降低而明显升高,电量越低的电芯,内阻越大。而内阻越大,电池就需要耗费更多的电能去给内阻,效率也会随之变低。总的来看,温度越低,锂电池的放电效率也会降低。
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虽然现在电池的抗低温性上已经有了提升,但是目前来看提升还是非常有限。可以说,只要还在使用锂电池,低温减少续航的事儿,暂时无解。
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除此之外,为了防止我们冬天在车里被“冻傻”影响驾驶安全,空调还是必须得开的。这时候,电动车就不像燃油车了,人家内燃机本身就发热,暖风直接从水箱吹过来了,但是电动车不行,目前电动车的暖风有PTC水暖、PTC风暖、热泵(-5℃就罢工)三种形式。主流的的电动车能耗在15kW·h/100km,开一小时的暖风, 80km续航就没了。
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冬季,电池除了开始时放电容量受影响,充电速度影响也是巨大。我们再给大家看一张充电速度和温度的曲线图。可以观察到,-10℃下的充电效率只有15℃时候的85%,温度再低一些效率下降更严重。
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效率这事儿还能忍受,大不了我多费点电吧,但是问题的关键,是充电的速度。充电的过程是电子从正极回到负极的过程,我们刚才也说了,温度越低,正负极的活性也越低,电解质的导电性也越差,充电同样适用,温度越低,电子从正极到负极的速度也会越慢。下图是我们曾经测试过的,比亚迪e6,在0℃的时候,40kW的快充头,实际充电速度只有14kW。所以,如果你的电池不带加热系统,甭管你用的是什么快充头,大冬天通通变慢充。
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PTC,Positive Temperature Coefficient的缩写,直译是正温度系数热敏电阻。说白了就是一个发热半导体,当温度低于某个值时,这个电阻就会自动启动给电池加温。PTC的优点是设计简单,造价便宜;但是它的比热容小,而且能耗还很高,目前中低端的电动车都是使用的PTC预热系统。
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其实应该叫他水循环系统,针对动力电池包做到夏季冷却,冬季加热。在冬季完成预热后,效果的保持更持久。目前液冷系统是有效提升冬季续航里程和充电速度的方法。缺点当然就是,系统复杂,造价高昂了,一般10万元以下的车很少看到使用液冷系统的。
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以前大家喜欢用长江区分南北方,但是嘿电认为,2018年买电动车,除了像广州云南海南这样的省份,其他地区的消费者最好都要买带液冷系统的电动车。毕竟,谁也保不齐当地会有突然降温的时候。
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而至于东北、内蒙古、新疆这些地区,10月份就已经接近0度,最冷的时候能到-30℃,咱们就别考虑买纯电动车了,试想一下到了冬天,续航400km的车直接变200km,每次上车先花5分钟热车,开车还不舍得开空调。这反而违背了买车的初衷,如果这些地区的同学们非常喜欢新能源,PHEV插电混动应该会更适合你。
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