電動汽車開到一半就沒電,，踩下油門也沒勁兒，為了省電不敢開暖風,，車主裹著羽絨服在車里依然瑟瑟發(fā)抖……近期,，全國氣溫驟降,，電動汽車車主們也經歷了由電動車電池帶來的種種“苦難”。事實上,，電池在低溫下的續(xù)航折損一直都是車主們冬日里最擔心的問題。在低溫環(huán)境下,，如何解決續(xù)航難題是電動汽車領域未來重要的攻關方向之一,。
低溫掉電現(xiàn)象頻發(fā)
“天冷為省電不敢開暖風，電動汽車出租車司機放毛毯于后座供乘客御寒”“電動汽車車主上班路上瘋狂找充電樁補電”……一直以來,，低溫掉電都是電動汽車在冬季逃不過的“劫難”,，電動汽車續(xù)航難問題在低溫天氣下屢次引發(fā)熱議。為什么一到冬天，平時一路暢通的電動汽車就出現(xiàn)了“癱瘓”現(xiàn)象,，電池掉電如此嚴重?
記者通過采訪了解到,，電動汽車電池在低溫下出現(xiàn)性能衰減問題，主要與鋰離子電池的特性有關,。目前,，市面上在售的電動車電池技術主要分為兩種，分別為三元聚合物鋰電池以及磷酸鐵鋰電池,。在低溫環(huán)境下,，電動汽車的鋰離子電池會受溫度影響，出現(xiàn)性能衰減問題,，具體表現(xiàn)為低溫環(huán)境下電池電量驟減,，續(xù)航能力大幅縮水。
欣旺達電池系統(tǒng)研究院院長陳斌斌向《中國電子報》記者解釋道,，低溫環(huán)境會使得鋰離子電池內部活性物質的活性降低,，由此導致電池的內阻升高，這必然會降低電池的功率輸出和充電能力,。過低的電池功率能力無法滿足駕駛的需要,，所以在不考慮加熱能耗的情況下，電池的續(xù)航里程也就下降了,。
電動汽車電池遇冷后會出現(xiàn)“乏力”現(xiàn)象已是客觀事實,，因此很多產品都被開發(fā)出來，以更好地為電池保溫,。據了解,，市面上大多數(shù)電動車產品都會設計電池保溫功能。以大家熟知的“電池保護者”——BMS系統(tǒng)為例,，當電池工作溫度過低時,，電池管理系統(tǒng)(BMS)會將一部分電力轉化為熱能，為整個電池組進行加熱,。賽迪智庫電子信息研究所副所長余雪松告訴記者,，BMS系統(tǒng)主要采取熱管理系統(tǒng)，用電加熱,、外部能源加熱兩種模式為電池保溫,。
“在具備相應功能的前提下，BMS系統(tǒng)可以啟動電池加熱功能,，用一部分能量來提高電池的溫度,，以改善電池的功率性能?！标惐蟊笠舱劦?。
顯而易見,，在為電動車電池保溫這一點上，BMS系統(tǒng)還存在不完善之處,。余雪松指出,，BMS系統(tǒng)的最大問題體現(xiàn)在兩方面。一是系統(tǒng)在電加熱模式下,，加熱過程需要消耗動力電池的電量;二是系統(tǒng)的算法模型有待提升,。目前系統(tǒng)對動力電池的衰減速度預估不準確，使預期續(xù)航里程遠低于實際行駛里程,，導致部分消費者使用新能源汽車時出現(xiàn)“趴窩”現(xiàn)象,。
業(yè)界聚焦低溫電池研發(fā)
雖然BMS系統(tǒng)在為電池保溫方面還存在一定問題，但低溫條件下電池性能的衰減不應完全歸咎于BMS系統(tǒng),。陳斌斌認為,，低溫環(huán)境下電池的不佳表現(xiàn)與電動汽車整個系統(tǒng)的設計理念有著極強關聯(lián)。他表示,，低溫條件下,，整車除了電池能放出來的能量減少以外，轎廂,、座椅,、電池等加熱能耗也大幅增加，這占用了部分功率,，也加重了電池的負擔,，所以低溫下電動汽車很容易“癱瘓”。
那么低溫環(huán)境下,，該如何解決電動汽車電池電量衰減,、續(xù)航能力大幅下降的痛點?對此，相關企業(yè),、高校和研究機構做出了很多努力,，并取得了相應進展。
余雪松表示,，為解決低溫下電池性能衰減問題,，多數(shù)企業(yè)同時采取了兩方面措施。一方面是增加熱管理系統(tǒng),，通過電加熱,、外部能源加熱方式為動力電池加熱，以提高電池活性,。
大部分企業(yè)采用了電加熱方式,，如特斯拉Model S、Model X和Model 3使用了電阻絲供暖管理系統(tǒng),，而最新上市的Model Y則采用了熱泵供暖管理系統(tǒng),。余雪松表示，這種方式簡單,，操作方便,，但耗電量大。相比之下,，以威馬為代表的企業(yè)則采用了柴油加熱方式,，這種方式需要額外增加柴油加熱系統(tǒng)，占用空間,，需補充柴油,，操作較為繁瑣。
在增加熱管理系統(tǒng)的同時,，企業(yè)采取的另一種措施是優(yōu)化算法,。優(yōu)化電池管理系統(tǒng)，對電池電量的動態(tài)進行精準監(jiān)測,，能夠更好地控制加溫手段,，以提高里程預測的精確程度。
高校,、科研機構和部分企業(yè)則更多地將目光放在了低溫電池的研發(fā)上,，就低溫條件下，如何提升電池性能得出了一些研發(fā)結論,。余雪松介紹,，在材料改性方面，可通過多種手段優(yōu)化正負極材料,，改善導電性,，以提高低溫條件下鋰離子電池的脫嵌能力;在開發(fā)低溫電解液體系方面，可采取“添加劑”方式;在電芯設計方面,，可設計出全天候電芯,，即在電芯中增加自加熱功能?！暗枰⒁獾氖?，添加自加熱功能同樣會消耗電芯的電量，因此具備該功能的產品目前尚未得到大規(guī)模應用,?！?余雪松說。
值得一提的是,，目前,，寧德時代已將“材料改性”作為提升電池性能的研發(fā)重點之一。寧德時代公布的鋰離子電池包專利對正負極材料進行了創(chuàng)新改進,，使這種鋰離子電池在低溫低SOC條件下的功率,、工作能量效率,、低溫容量和能量保持率等關鍵性能得到了顯著提高。
核心技術攻關迫在眉睫
電動汽車的低溫使用問題關乎廣大消費者的切身利益,，因此加強技術攻關,，以提升電動汽車低溫行駛性能、改善用戶體驗,，是目前電動汽車產業(yè)發(fā)展的重中之重,。未來，無論是電動汽車電池本身,，還是為電池保駕護航的BMS系統(tǒng),，乃至電動汽車的整個系統(tǒng)，都存在很多需要完善的地方,。
優(yōu)化系統(tǒng)的SOC算法,，并提升系統(tǒng)預測車輛行駛里程的精準性，是BMS系統(tǒng)亟待提升的兩個主要方面,。除此之外,，余雪松認為，就BMS系統(tǒng)而言,，還應提升電加熱系統(tǒng)的性能,，如采用發(fā)熱效率更高的加熱材料和采取隔熱保溫措施等。
從電動汽車電池的角度來看,，開發(fā)在低溫條件下也能夠正常工作的動力電池,，無疑是現(xiàn)階段的當務之急。余雪松認為,，電芯企業(yè),、高校和研究機構應著重開發(fā)能夠適應低溫環(huán)境的動力電池，還可以采用能耗更低的電池保溫方式,，如使用發(fā)熱材料等,。
在相關材料的使用方面，余雪松補充道,，新材料的開發(fā)可以削弱低溫對電池續(xù)航帶來的影響,。他表示，電池新材料的開發(fā)是避免低溫對電池續(xù)航不利影響的根本手段,。據悉,，比亞迪、中航鋰電,、麥克賽爾等很多企業(yè)都在開發(fā)低溫電池,，低溫電池也在部分領域得到了應用。
但需要看到的是,，低溫電池只是在一定程度上提升了寒冷天氣下電池的性能,，無法完全消除低溫對電池性能的不利影響,。此外，由于低溫電池的價格較高,，目前低溫電池還沒有真正應用于電動汽車領域,。
電動汽車在冬季低溫條件下出現(xiàn)的掉電快、續(xù)航難問題與車輛的整個系統(tǒng)的設計高度相關,，因此只攻克電動車電池或BMS系統(tǒng)中存在的問題，并不足以完全避免低溫條件下電動汽車的“癱瘓”現(xiàn)象,。陳斌斌認為,，要想真正解決冬季電動汽車面臨的種種難題，還需從結構熱設計,、熱管理策略設計,、極低溫快速加熱設計、高效率熱泵應用等多方面進行考量,，以提出綜合全面的解決之道,。
業(yè)內人士認為，車輛里程測試辦法的優(yōu)化與完善可以更好地反映電動汽車電池的狀況,，一定程度上也能夠推動電池續(xù)航問題的解決,。在接受采訪時，一位電動汽車用戶向記者表達了自己的心聲,。他呼吁,，有關部門應進一步優(yōu)化電動汽車的車輛里程測試辦法，通過更有效的測評手段來體現(xiàn)電動汽車的實際續(xù)航里程,。此外,，對高溫環(huán)境和低溫環(huán)境下的最高續(xù)航里程進行標注，也能夠給汽車廠商,、電池廠商和用戶等提供更多參考,。