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【芯智驾】凛冬将至,新能源车如何“保卫”冬季续航?

来源:爱集微

#电池#

#续航#

2021-11-26

集微网消息,今年年初,在国新办举行2020年工业和信息化发展情况发布会上,工业和信息化部新闻发言人黄利斌表示,要改善电动汽车车主的用车体验。

黄利斌表示,工信部将组织整车和动力电池企业、行业机构、高校院所开展技术攻关,加快低阻抗成膜添加剂,全气候电池等研发和产业化,提升电动汽车低温行驶性能。

不难看出,电动车的冬季续航大幅缩减问题已经成为影响消费者购买电动车的一大关键因素。从工信部发言人提出改善用车体验至今已过去10个月,目前行业内对电动车续航缩减问题有哪些解决方案呢?

哪些因素在缩减电动车的冬季续航?

对于电动车而言,与续航里程相关的问题无非是关乎车的充电和放电;以目前动力锂离子电池来看,由正负极材料、隔膜、电解液等基本要素组成,依靠锂离子在正负极材料之间来回穿梭工作。充电时,锂离子从正极脱出,经过电解液,穿过隔膜,随后嵌入负极材料中。放电的过程则刚好相反。

随着冬季温度大幅降低,这对电解液造成了重要影响,由于低温,电解液黏度增加,使得其电导率降低,锂离子的穿梭阻力增加,充放电容量下降明显,因此表现出来的就是在低温下电池性能受到限制。

与此同时,低温下负极材料晶格收缩,这样一来,充电过程中,锂离子在负极材料内部迁移阻力增加,导致嵌锂困难,这就意味着需要较长时间充满电。

电池领域相关人士指出,“电池内部的电化学反应跟温度密切相关。随着温度降低,电池内部的电解液会变得更加黏稠,锂离子迁移速度、材料导电性都会进一步变差,导致电池活性降低。所以体现在数据上,就是动力电池可用容量的衰减,续航里程缩短。”

此外,在用电方面,冬季制暖需求增加,这意味着本来容量就衰减的电池需要在制暖方面多耗电。冬季电池仓和座舱都需要加热,因为电动机不像发动机一样在行驶过程中能够产生大量的热量来供暖,因此电动车要设计电池加热和车内加热系统,耗电量的增加也减少用于动力输出的电量,随之而来的就是续航下降。

因此,提升电动汽车低温行驶性能、解决冬季续航衰减是推动新能源汽车在寒冷地区推广使用的关键所在。

产业链如何“保卫”电动车的续航?

近年来,不少动力电池上下游企业花了大量精力提升电池在低温情况下的使用效率。比如,在汽车上装PTC和水暖加热器等。

新基业汽车电子有限公司董事长高军华指出,目前主流的电动车主要是采用PTC加热,PTC制热方式在在售的纯电动车型中使用比例较大。不过纯通过PTC热敏电阻制热,即通过电阻的热效应生产热量,结构简单且制热效果好,但耗电量大,对电动车冬季续航影响大。

相比之下,采用热泵系统的方案热效率更高,在冬季开空调暖风可以大大降低耗电量,有效减少续航缩减。通过业内拆解特斯拉两款热门车型对比来看,model 3用的是空调制冷,PTC制热的方式;而Model Y采用的热泵空调。对比发现,Model Y采用热泵空调在制热方面的能耗比Model 3的PTC要低。

高军华表示,采用热泵和PTC两种方式的能耗相差30%以上,四通阀集成式热管理技术和高效热泵空调,是优化电动车冬季低温续航行之有效的解决方案。不过,在成本方面,相比PTC的加热方式贵了几千元,因为要对空调压缩机进行有限改进,增加电控模块、控制阀、四通阀、管道等。但热管理专家认为,虽然增加了几千元的成本,整车性能提升,可以直接反映到品牌的溢价能力上,尤其是在车企高端品牌上。

事实上,除了特斯拉,已知的采用热泵技术(或可选配)的纯电动汽车有日产Leaf、宝马i3、奥迪e-tron、大众e-Golf、捷豹I-PACE等;国内车型有荣威Ei5、荣威MARVEL X、蔚来ES6、长安cs75 PHEV等。据业内人士透露,恒大汽车的多款车型均要用热泵。

目前,在热泵市场上,电装、法雷奥、韩昂、马勒这四家国外热管理龙头企业占据全球一半以上的份额;在国内市场上能提供热泵技术解决方案的企业有银轮股份、三花智控、奥特佳、泰铂科技、中鼎股份、新基业汽车电子有限公司等。

此前,银轮股份全资子公司上海银轮与特斯拉、特斯拉(上海)有限公司签订产品零件或服务通用条款合同、产品定价协议,特斯拉将向该公司采购汽车换热模块产品,其中以热泵为主。

作为年配套量最大的客车空调电控系统专业供应商,新基业汽车电子有限公司自2012年始连续取得了国内商用车热管理控制系统市场占有率第一的成绩,是宇通、金龙、中通客车的独家配套供应商,在新能源汽车的热泵空调控制系统方面,配套恒大汽车全系列、柳汽、蔚来、以及宁德时代的储能控制。

随着特斯拉等越来越多的车企搭载热泵空调并得到市场认可,未来通过搭载热泵空调来改善电动车续航能力的方案有望得到推广,热泵相关的企业有望成为产业链和投资者关注的汽车电子细分领域。据相关机构预测,到2025年新能源汽车领域热泵系统的市场空间将达150亿元左右。随着使用规模增加,以及热泵系统厂商的技术成熟,热泵的成本有望大幅降低。届时,在制暖方面的耗电有望迎来大幅改善。(校对/日新)

责编: wenbiao

James

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