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    新能源車也“怕冷” ,汽車產業鏈如何阻止冬季新能源車續航“憑空消失”?

    冬季又至,多股冷空氣致使大部分地區最低氣溫明顯下降,北方局部地區出現降雪。對電動汽車車主而言,愛車續航里程大打折扣的“魔咒”也再次襲來。
    新能源車也“怕冷”
    盡管如今隨著各大車企紛紛入局新能源車市場,我國新能源汽車技術水平大幅提升,但在面對嚴寒天氣時,純電動車的電量和行駛損耗仍會加大衰減。
    “冬季新能源車最大的問題是續航能力,尤其是高寒地區的冬季,打開暖風,座椅加熱等功能,掉電特別快,續航起碼打個五折?!遍L城汽車一工作人員對記者表示,“這是電池在低溫下的通病,天氣會影響電池壽命,電池虧損嚴重。像東北地區冬季基本不開新能源,要是開的話得天天充電,而且充不滿?!?br/>據美國汽車協會近期對特斯拉公司、寶馬集團、通用汽車公司、大眾汽車股份有限公司和日產汽車公司等企業的多款新能源汽車進行的續駛里程測試結果顯示,在打開空調的工況下,與24℃的舒適環境相比,在–7℃的寒冷環境下新能源汽車續駛里程平均減少41%,在35℃的高溫環境下續駛里程平均減少17%。極端高低溫環境都嚴重制約著電動汽車的續航能力。
    凜冬季節下,不少新能源車主也面臨著充電難的問題?!岸斐潆娺€會變慢,可能在夏天的時候充8個小時電,但是在冬天需要充10個小時以上?!崩钕壬貞浀?,“這要是家里有充電樁還好說,不然在充電站排隊都是個事?!?br/>據《2022中金汽車白皮書》中預計,伴隨新能源銷量的陡增,私人樁裝配限制數量,公共樁難以滿足使用數量需求,2021年對應有253萬新購車的新能源私家車主只能采用公共充電樁充電,2022年新能源車主的充電問題或將更加嚴峻。
    哪些因素在縮減電動車的冬季續航?
    對于電動車而言,與續航里程相關的問題無非是關乎車的充電和放電;以目前動力鋰離子電池來看,由正負極材料、隔膜、電解液等基本要素組成,依靠鋰離子在正負極材料之間來回穿梭工作。充電時,鋰離子從正極脫出,經過電解液,穿過隔膜,隨后嵌入負極材料中。放電的過程則剛好相反。
    隨著冬季溫度大幅降低,這對電解液造成了重要影響,由于低溫,電解液黏度增加,使得其電導率降低,鋰離子的穿梭阻力增加,充放電容量下降明顯,因此表現出來的就是在低溫下電池性能受到限制。
    與此同時,低溫下負極材料晶格收縮,這樣一來,充電過程中,鋰離子在負極材料內部遷移阻力增加,導致嵌鋰困難,這就意味著需要較長時間充滿電。
    電池領域相關人士指出,“電池內部的電化學反應跟溫度密切相關。隨著溫度降低,電池內部的電解液會變得更加黏稠,鋰離子遷移速度、材料導電性都會進一步變差,導致電池活性降低。所以體現在數據上,就是動力電池可用容量的衰減,續航里程縮短?!?br/>此外,在用電方面,冬季制暖需求增加,這意味著本來容量就衰減的電池需要在制暖方面多耗電。冬季電池倉和座艙都需要加熱,因為電動機不像發動機一樣在行駛過程中能夠產生大量的熱量來供暖,因此電動車要設計電池加熱和車內加熱系統,耗電量的增加也減少用于動力輸出的電量,隨之而來的就是續航下降。
    因此,提升電動汽車低溫行駛性能、解決冬季續航衰減是推動新能源汽車在寒冷地區推廣使用的關鍵所在。
    磷酸鐵鋰電池低溫衰減更甚
    動力電池低溫條件下續航縮水是材料特性使然,受此影響,我國東北地區由于冬季較長、氣溫較低,電動汽車受氣溫的影響將更加明顯。
    業內人士表示,面對電動汽車冬季續航里程降低的問題,消費者在購買新能源汽車時需謹慎考慮用車情況?!叭绻幼≡跂|北等冬季時間長且氣溫低的地區,或需長時間高速行駛,確有較大的里程焦慮?!?br/>張翔認為:“低溫地區的電動汽車保有量較少,像東北地區大部分電動汽車是商用運營,如網約車、出租車等,專業司機保養使用的話,車輛續航衰減情況會好一些?!?br/>同時,有車主坦言:“東北不建議買電車,要買也得是搭配三元鋰電池的電車?!毕噍^于三元鋰電池,磷酸鐵鋰電池在低溫條件下的續航里程衰減更為嚴重。有研究表明,在抗低溫性能上,三元鋰電池使用下限為-30℃,磷酸鐵鋰是-20℃。在同樣的低溫條件下,三元鋰電池冬季衰減不到15%,而磷酸鐵鋰卻高達30%以上。但由于成本優勢,磷酸鐵鋰電池裝車量逐月攀升,已覆蓋多款熱門車型。目前,主流熱門新能源汽車入門級車型基本搭載磷酸鐵鋰電池,而三元鋰電池主要搭載到高配車型上。
    “目前電動汽車的瓶頸仍是電池,沒有哪一種電池能完全滿足所有地區所有場景的使用需求?!辈軓V平坦言。
    產業鏈如何“保衛”電動車的續航?
    近年來,不少動力電池上下游企業花了大量精力提升電池在低溫情況下的使用效率。比如,在汽車上裝PTC和水暖加熱器等。
    新基業汽車電子有限公司董事長高軍華指出,目前主流的電動車主要是采用PTC加熱,PTC制熱方式在在售的純電動車型中使用比例較大。不過純通過PTC熱敏電阻制熱,即通過電阻的熱效應生產熱量,結構簡單且制熱效果好,但耗電量大,對電動車冬季續航影響大。
    相比之下,采用熱泵系統的方案熱效率更高,在冬季開空調暖風可以大大降低耗電量,有效減少續航縮減。通過業內拆解特斯拉兩款熱門車型對比來看,model 3用的是空調制冷,PTC制熱的方式;而Model Y采用的熱泵空調。對比發現,Model Y采用熱泵空調在制熱方面的能耗比Model 3的PTC要低。
    高軍華表示,采用熱泵和PTC兩種方式的能耗相差30%以上,四通閥集成式熱管理技術和高效熱泵空調,是優化電動車冬季低溫續航行之有效的解決方案。不過,在成本方面,相比PTC的加熱方式貴了幾千元,因為要對空調壓縮機進行有限改進,增加電控模塊、控制閥、四通閥、管道等。但熱管理專家認為,雖然增加了幾千元的成本,整車性能提升,可以直接反映到品牌的溢價能力上,尤其是在車企高端品牌上。
    事實上,除了特斯拉,已知的采用熱泵技術(或可選配)的純電動汽車有日產Leaf、寶馬i3、奧迪e-tron、大眾e-Golf、捷豹I-PACE等;國內車型有榮威Ei5、榮威MARVEL X、蔚來ES6、長安cs75 PHEV等。據業內人士透露,恒大汽車的多款車型均要用熱泵。
    目前,在熱泵市場上,電裝、法雷奧、韓昂、馬勒這四家國外熱管理龍頭企業占據全球一半以上的份額;在國內市場上能提供熱泵技術解決方案的企業有銀輪股份、三花智控、奧特佳、泰鉑科技、中鼎股份、新基業汽車電子有限公司等。
    此前,銀輪股份全資子公司上海銀輪與特斯拉、特斯拉(上海)有限公司簽訂產品零件或服務通用條款合同、產品定價協議,特斯拉將向該公司采購汽車換熱模塊產品,其中以熱泵為主。
    作為年配套量最大的客車空調電控系統專業供應商,新基業汽車電子有限公司自2012年始連續取得了國內商用車熱管理控制系統市場占有率第一的成績,是宇通、金龍、中通客車的獨家配套供應商,在新能源汽車的熱泵空調控制系統方面,配套恒大汽車全系列、柳汽、蔚來、以及寧德時代的儲能控制。
    隨著特斯拉等越來越多的車企搭載熱泵空調并得到市場認可,未來通過搭載熱泵空調來改善電動車續航能力的方案有望得到推廣,熱泵相關的企業有望成為產業鏈和投資者關注的汽車電子細分領域。據相關機構預測,到2025年新能源汽車領域熱泵系統的市場空間將達150億元左右。隨著使用規模增加,以及熱泵系統廠商的技術成熟,熱泵的成本有望大幅降低。屆時,在制暖方面的耗電有望迎來大幅改善。

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