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電動汽車冬季悲歌:我不是在充電,就是在充電的路上

2020-12-31
事實上,不只是特斯拉,江淮、比亞迪、長安等自主品牌車企的磷酸鐵鋰車型,也存在此類問題,電動汽車的冬季續航問題由來已久。

充電樁

充電樁  電池網資料圖片

今年的雙11當天,在北京亦莊特斯拉交付中心,一輛磷酸鐵鋰版國產特斯拉Model 3標準續航后驅升級版,被交付到了車主趙先生的手中。

此前,趙先生的江淮iev5已經開了五年,170公里的續航里程一直限制著他的出行半徑。因此,趙先生下定決心要置換Model 3,緩解里程焦慮。

回想起最近幾個冬天,為了節省續航里程而不開暖風,在iev5車里瑟瑟發抖的情景,Model 3對于趙先生來說似乎是久旱逢甘霖,但車輛入冬后的表現卻讓他大失所望。

“都2020年了,特斯拉的三電又號稱最好,即使是磷酸鐵鋰版,平時上下班開也夠了。沒想到特斯拉的電控技術還是超乎我的想象,最近動不動就直接100公里憑空消失,剩余續航200公里以內時,只要停車超過2小時,下次開必定只剩80到90公里?!壁w先生表示,“從提車至今,電池從來沒充滿過,最近這次充到77%就無法再充了。去找了特斯拉的售后,做了次電池平衡,一點用也沒有,還是200公里以內必掉?!?/p>

事實上,不只是特斯拉,江淮、比亞迪、長安等自主品牌車企的磷酸鐵鋰車型,也存在此類問題,電動汽車的冬季續航問題由來已久。

01“怕冷”的磷酸鐵鋰

有一種溫度,叫電池想穿秋褲。

目前,國內純電動汽車搭載的動力電池以三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池為主,二者的優缺點都較為突出。

在相同體積的情況下,三元鋰電池的能量密度更高,低溫性能更好,但本身不耐高溫,成本也相對較高。而磷酸鐵鋰電池在耐高溫、成本、循環壽命上均有優勢,但是在低溫性能上卻有不少短板。

“早上室外溫度-5度,在北京六環路跑了大概63km,速度大多在80-100,全程暖風。續航減少了97km,折扣率約為65%?!绷姿徼F鋰版Model 3車主馬先生表示。

由于低溫環境下,磷酸鐵鋰電池的材料活性降低,能夠發生移動的鋰離子數量減少,因此,磷酸鐵鋰車型在低溫下的充放電效率也受到了較大影響。

“鐵鋰版Model 3冬天穩定性差,夏天不知道會不會好?!瘪R先生說,“目前還不是北京冬季最冷的時候,開三元鋰電池車型的人說堵車不費電,不知道是真是假。但磷酸鐵鋰的車型是真費電。我測了,目前行駛1900公里左右,從開始充滿420公里,到后期都是充滿400公里左右,今天充滿才360公里?!?/p>

針對此類問題,特斯拉方面表示,將會通過OTA進行優化,同時為了顯示更接近真實值,建議車主將車輛軟件升級到2021.44.15或者更高的版本,還提供了校準續航里程的方法,然后將車輛電量使用至10%以下,關閉所有額外耗電功能,靜置3小時以上,將車輛充電至100%,保持電樁連接,再靜置休息一小時以上,這樣會幫助車輛完成電池組自平衡,更準確測算電量,但效果并不理想。

“有一天晚上,一宿掉了10%,也就是40公里左右。按滿電續航里程400公里來算,客服說校準方法是開到電量10%以下停放3小時,再充滿100%停放1小時。這個方法真是坑爹,所以建議還是買三元鋰電池的車型吧,最起碼有長時間測試,穩定性較好?!瘪R先生說。

目前Model 3的在售車型中,國產版標準續航后驅升級版車型搭載的是寧德時代提供的磷酸鐵鋰電池,長續航后輪驅動版和Performance高性能全輪驅動版則搭載了松下提供的三元鋰電池。

“一般情況下,磷酸鐵鋰的低溫性能的確比三元和鈷酸鋰電池表現相對弱一些,目前提升的方面主要是依靠保溫設計和熱管理技術,還有很大的提升空間。蘋果手機電池在低溫性能方面也表現得不盡如人意,問題的關鍵還是在于電池技術與保溫措施的升級,需要產業鏈一起來優化?!敝嘘P村新型電池技術創新聯盟秘書長、電池百人會理事長于清教在接受創業邦記者采訪時表示。

有研究表明,在相同的冬季低溫條件下,搭載三元鋰電池的車型的續航里程會降低25%,同等條件下的磷酸鐵鋰車型可能會達到35%多。即便是電控技術獨樹一幟的特斯拉,也不能例外。

然而,怕冷的不只是磷酸鐵鋰電池,續航里程標稱五六百公里的三元鋰電池車型,在低溫下的表現也不容樂觀。

02 “腰斬”的NEDC

有一種續航,是你永遠開不到的續航。

目前,在國內上市的純電動汽車的續航里程測試標準為“新標歐洲循環測試”,全名為“New European Drivig Cycle”,即NEDC。

但在NEDC測試的過程中,空調、大燈、座椅加熱等應用都會關閉,且在測試過程中針對市區工況會以時速不超50km/h,平均時速在18.5km/h,測試時間會在195秒左右。在郊區工況則會模擬交通暢通的狀態,時速最高120km/h,平均時速為62km/h,測試時間在400秒左右。

與現實中復雜的路況相比,NEDC的續航測試過于簡單,參考價值并不高。換言之,一輛NEDC續航300公里的電動汽車,由于堵車、頻繁加減速等影響,實際續航里程要打八折左右,真實續航里程約為200到240公里。

在于清教看來,目前電動汽車普遍續航里程為500km左右,基本能滿足城市日常通勤需求。今年還有幾款續航700km的車型推出,但NEDC續航太過理想化,也不太適合當下的技術和市場,NEDC工況下續航里程某種程度上“傷害”了消費者的認知。實際續航,特別是冬季續航,往往都要大打折扣,容易誤導消費者。

通過對車主的采訪,創業邦發現,而在冬季低溫的考驗下,無論是磷酸鐵鋰電池還是三元鋰電池,其NEDC續航里程均被“腰斬”。電動汽車冬季續航面臨三大“殺手”,而空調暖風則是頭號“殺手”。

“榮威ERX5的NEDC標稱320公里,冬天充電只能充到280公里左右,由于電池包是風冷散熱,充電速度只有40-50A。電池容量只有48度,打開暖風后電耗至少百公里25度,全程暖風只能開150公里左右?!避囍髟S先生告訴創業邦,“即使不開暖風,戴著棉帽、棉手套,穿上軍大衣,最多也就開260公里。開高速去郊游就更少了,只能開120公里左右?!?/p>

車主王先生表示,進入12月以來,NEDC續航510公里的廣汽AION S打開暖風,只能開200公里左右,不開暖風的續航里程也只有250公里。

此外,由于不少車主沒有地庫,也沒有慢充樁熱車,導致車輛啟動時必須用一部分續航為動力電池加熱,使其達到能夠正常工作的溫度。有些車主通勤距離較短,動力電池的溫度剛加熱到正常溫度,車輛已經停車斷電,造成車輛百公里電耗較高,整體續航也大打折扣。

因此,車輛冷啟動和開短途也成為了冬季續航的另外兩大“殺手”。

“這車本身電池包容量就不大,只有58.8度電,夏天還可以一周充一次電。但冬天一開暖風,電耗至少百公里22度以上,車停在地面,開短途的電耗更高,早上零下幾度冷啟動車輛,光電池包預熱就要消耗不少續航,有時剛開出200米就用掉了5公里續航?!蓖跸壬嬖V創業邦。

“目前鐵鋰版Model 3在北京實跑240公里左右,上次充滿電續航顯示420公里,實際跑了241公里,還剩5%的電,耗電39度。全是市內短途,每次啟動到停止不到4公里的居多?!避囍鲝埾壬硎?。

可以看出,寒冬之下,空調暖風、冷啟動和開短途這三大“殺手”,給電動汽車的冬季續航帶來了嚴峻挑戰。如何更好地解決冬季續航問題,成為了行業和各大車企的首要課題。

03 “悄悄”的進步

有一種進步,叫悄悄的。

從過去穿著軍大衣、戴著棉手套開車,到如今開著空調暖風開車,不知不覺間,純電動汽車的空調、電控以及動力電池等相關技術已經取得了一定進步,而這樣的進步還在繼續。

“61%的電從車庫出來,開了75公里,暖風開24度,掉電25%,室外溫度零下5攝氏度,基本折合下來,零下5度可以續航300公里,溫度零下4、5度左右,基本能耗是百公里22度電?!眮碜院邶埥R齊哈爾的漢EV四驅高性能版旗艦型車主劉先生表示。

得益于電池技術的進步,進入冬季后,在氣溫較低的東北地區,純電動汽車的冬季續航里程得到了大幅提升。

比亞迪漢EV扎實的續航表現,與其搭載的刀片電池有著莫大關系。

據統計,2019年1-9月,東三省新能源汽車銷量榜上,比亞迪唐EV名列榜首,其搭載了比亞迪自研的三元鋰電池,NEDC續航里程達500公里。

另外,近年來,一些車企開始在搭載三元鋰電池的車型上采用熱泵空調、柴油加熱等方式,試圖緩解冬季續航里程問題,并取得了一定成果。

此前,有媒體曾將搭載傳統PTC空調和熱泵空調的兩輛純電動汽車,在設定相同暖風溫度和風量的情況下,搭載熱泵空調的車型續航消耗僅為搭載PTC空調車型的一半。

有機構曾預測,在新能源汽車空調市場方面,以2020年熱泵系統10%的替代率計算,則有超過16億的市場空間,2025年30%滲透率市場空間將近150億元。另外在家用方面地源、水源、空氣源熱泵的市場空間更大,但電動汽車用熱泵對于汽車零部件企業是一個全新的增量市場,可為提前布局的企業提供更多增長的確定性。

盡管市場前景廣闊,但較高的成本是制約熱泵空調普及的最大障礙。有數據顯示,熱泵空調的單車價值3300元左右,比傳統PTC空調高出1000元。

此外,威馬EX5的“柴油電池加熱系統”對于低溫地區的消費者來說很實用,能夠有效保證車輛的純電續航,其使用成本也不高。但是有觀點認為,加了柴油的威馬車型已經違背了純電動車的造車理念,對于環保和能耗都較為不利。

“從一些車企提供的數據來看,熱泵空調確實能節省不少電量,但其成本相對高,并且效率低。柴油加熱方式目前應用的車型不多,電動汽車加裝柴油系統來加熱,是莫大的諷刺。我們什么時候能真正站在消費者、客戶角度解決問題,才算真正強大了?!庇谇褰谈嬖V創業邦。

在車企針對冬季續航不斷推出新技術的同時,一些行業標準的制定也將為消費者提供更多參考。

2019年11月,“中國工況”開發應用技術研究會議在南京正式召開,會議確定,純電動汽車將率先采用中國工況(CATC),2025年之后,所有車型都將采用CATC工況標準。

中汽中心汽車標準化研究所四室主任鄭天雷透露,對于純電動汽車,CATC將刪除等速法,而增加高低溫下開啟空調的試驗規程,其中低溫溫度設置為(-7±3)℃,高溫溫度設置為(30±2)℃,從而更客觀、真實評價純電動汽車能耗和續航里程。

“中國工況目前還不是強制標準,續航里程去水分,更利于提升消費者的信任度,同時也倒逼企業,更加用心去提升產品性能,加速淘汰落后產能。2015年以來,中國新能源汽車產銷量和保有量已連續五年全球居首,也將是未來新能源汽車最有潛力的增量市場,盡早實現中國工況的導入,也將推動新能源汽車滲透率的提速?!庇谇褰瘫硎?。

寫在最后

今年11月,磷酸鐵鋰電池的市場占有率達到44%,已無限接近三元鋰電池。未來,動力電池的市場格局又將發生怎樣的變化?

“不同的動力電池技術路線將長期并存,不同的應用場景,對于各種性能平衡點的考量標準不一樣,還是得看市場需求?!?/strong>

正如于清教所說,同樣“怕冷”的磷酸鐵鋰和三元鋰電池,就像硬幣的正反面,無法相互消滅,只能在長期發展中不斷進步。

(本文系創業邦采訪本網創始人于清教的相關文章,本網轉載目的在于分享其中觀點。)

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