亚冬会即将举办,北方冬季低温条件下电动汽车如何畅行无阻?
2月7日,2025年第九届亚冬会即将开幕。
赛场之内,本届亚冬会将成为参赛国家(地区)和运动员数量最多的一届。来自柬埔寨和沙特阿拉伯的冰雪健儿将上演亚冬会首秀,这也标志着亚洲冰雪运动的版图进一步扩大。
赛场之外,从运动员、教练员、裁判员等工作人员及相关团队从驻地到比赛场馆以及为亚冬会提供保障服务的诸多车辆中,新能源汽车占有相当大的比例。官方信息显示,本届亚冬会期间,主办地哈尔滨的平均气温在摄氏-10℃至-24℃左右。面对这样的冬季低温条件,电动汽车如何畅行无阻?
低温会有多大影响
在冬季,电动汽车的车主们常常会发现他们的爱车行驶距离会打折扣。长三角研究院新能源应用技术研究中心研究员梁筱磊告诉记者,研究显示,在接近零度的低温环境下,电动汽车的续驶里程可能会锐减30%左右。这一现象的主要原因在于锂电池电芯内阻的增大,导致电池整体效率和性能显著下滑。
据介绍,电动汽车锂离子动力电池的最佳工作温度范围通常在摄氏20至45度之间。一旦外部环境温度低于20度,电动汽车就不得不消耗额外电力来提升和维持电池工作温度,以确保其正常运行。
同时,低温的确会影响电动汽车充电速度。美国的机构研报指出,冬季电动汽车的充电时间可能比夏季增加三倍。这一影响在寒冷地区尤为显著,电动汽车车主对此也深有体会。而且,低温还会对电动汽车的制动能量回收系统带来影响。电动汽车在良好工作条件下,一些电动汽车能够通过制动能量回收系统回收一些能量,如果电池处于低温状态时,就会影响制动能量回收系统的效能。
此外,电动汽车在低温环境中开暖风时需要额外消耗电池电力,也会减少续驶里程。为此,有的品牌电动汽车上配置了类似家用红外电暖器的加热包,借此提高供暖效率。
新技术带来新体验
在冬季低温环境下,电动汽车的续驶里程、充电效率和动力性能通常会下降,这主要与电池化学特性、空调能耗以及低温对部分相关零部件的影响有关。
目前,为了应对寒冷天气对电动汽车的影响,不少电动车型都配置了电池预热功能。车主可以在车辆启动之前先开启预热功能,以提升电池温度,从而可以做到正常行驶或优化低温条件下的充电速度。具体而言,在技术优化层面,一些车企已经对电池热管理系统(BMS)升级,通过BMS实时监测电芯温度,利用充电桩或车辆自身电量预热电池至10-15℃(较优工作温度),降低内阻。例如,特斯拉的“电池预热”功能可在导航至充电站时自动启动。同时,还有双向热泵空调:采用CO₂热泵(如丰田bZ4X),制热能效比(COP)可达2-3,相比传统PTC加热省电50%,同时回收电机余热为电池供暖。
“利用一些新材料也能改善低温下电动汽车的性能。”华东汽车新材料技术研究院研究员林澍文向《中国汽车报》记者谈到,从新材料的应用角度看,可以抵销低温对电池的部分影响,改善低温条件下的电池效能。例如,可以利用相变材料(PCM)保温,在电池包内加入石蜡基PCM材料,通过吸放热减缓低温对电池的影响等。还可以使用硅碳负极或磷酸锰铁锂(LMFP)正极材料,降低低温下锂离子扩散阻力。这一应用目前国内已经有了产品,通过多维度散热设计,低温续驶里程可以提升7%。
同时,还有部分车型选择通过支持直流桩对电池施加高频脉冲电流,借助内阻自发热升温,20分钟内可提升电池温度摄氏8-10℃。
据介绍,全固态电池对于低温条件下的适应能力更好,实验显示,全固态电池在摄氏-30℃下仍能保持80%容量,目前的传统液态电池同等条件下仅剩50%。
此外,也有不少新技术开始或即将在新能源汽车上使用,以应对冬季低温。其中,韩国现代汽车研发的NEXO的氢电混动系统,可在-30℃直接冷启动。
用户良好习惯很重要
面对北方冬季低温条件下使用电动汽车,有关专家提醒,在用户方面,也可以通过一些行之有效的做法来改善低温对电动汽车的影响。其中,用户可以定时充电预热,如利用家用充电桩预约充电时间(通常可在出发前2小时),使BMS自动预热电池。
同时,建议保持车载电池电量在30%-80%之间:如果电池长期满放或满充,低温下锂沉积风险就会增加,浅充浅放可延长电池寿命。
在可能的情况下,优先使用座椅/方向盘加热(功耗约50-100W)功能而非空调(PTC加热功耗5-7kW),可减少20%能耗。
如果是小于2小时的短时间停车,可以开启“驻车恒温”功能,避免电池重复冷却消耗电量。
如果驾驶的是没有热泵的老款电动车型,可以加装外置保温层,可使电池夜间温降减少摄氏3-5℃。如果在车库停放也是有利的,实验证明,环境温度每升高摄氏10℃,电池可用容量提升约8%。
目前,通过一系列综合措施,包括技术升级与精细化使用策略,电动汽车冬季续驶里程缩水大约可控制在15%-20%左右,为提升低温条件下电动汽车顺利出行提供了帮助。人们也有理由相信,随着相关技术的不断发展,一定会为低温下电动汽车的畅行带来更多利好。