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电动汽车冬季悲歌:我不是在充电,就是在充电的路上

  文/王贺  

  来源:创业邦(ID:ichuangyebang)

  今年的双 11 当天,在北京亦庄特斯拉交付中心,一辆磷酸铁锂版国产特斯拉 Model 3 标准续航后驱升级版,被交付到了车主赵先生的手中。

  此前,赵先生的江淮 iev5 已经开了五年,170 公里的续航里程一直限制着他的出行半径。因此,赵先生下定决心要置换 Model 3,缓解里程焦虑。

  回想起最近几个冬天,为了节省续航里程而不开暖风,在 iev5 车里瑟瑟发抖的情景,Model 3 对于赵先生来说似乎是久旱逢甘霖,但车辆入冬后的表现却让他大失所望。

  “都 2020 年了,特斯拉的三电又号称最好,即使是磷酸铁锂版,平时上下班开也够了。没想到特斯拉的电控技术还是超乎我的想象,最近动不动就直接 100 公里凭空消失,剩余续航 200 公里以内时,只要停车超过 2 小时,下次开必定只剩 80 到 90 公里。”赵先生表示,“从提车至今,电池从来没充满过,最近这次充到 77% 就无法再充了。去找了特斯拉的售后,做了次电池平衡,一点用也没有,还是 200 公里以内必掉。”

  事实上,不只是特斯拉,江淮、比亚迪、长安等自主品牌车企的磷酸铁锂车型,也存在此类问题,电动汽车的冬季续航问题由来已久。

  “怕冷”的磷酸铁锂

  有一种温度,叫电池想穿秋裤。

  目前,国内纯电动汽车搭载的动力电池以三元锂电池和磷酸铁锂电池为主,二者的优缺点都较为突出。

  在相同体积的情况下,三元锂电池的能量密度更高,低温性能更好,但本身不耐高温,成本也相对较高。而磷酸铁锂电池在耐高温、成本、循环寿命上均有优势,但是在低温性能上却有不少短板。

  “早上室外温度-5 度,在北京六环路跑了大概 63km,速度大多在 80-100,全程暖风。续航减少了 97km,折扣率约为 65%。”磷酸铁锂版 Model 3 车主马先生表示。

  由于低温环境下,磷酸铁锂电池的材料活性降低,能够发生移动的锂离子数量减少,因此,磷酸铁锂车型在低温下的充放电效率也受到了较大影响。

  “铁锂版 Model 3 冬天稳定性差,夏天不知道会不会好。”马先生说,“目前还不是北京冬季最冷的时候,开三元锂电池车型的人说堵车不费电,不知道是真是假。但磷酸铁锂的车型是真费电。我测了,目前行驶 1900 公里左右,从开始充满 420 公里,到后期都是充满 400 公里左右,今天充满才 360 公里。”

  针对此类问题,特斯拉方面表示,将会通过 OTA 进行优化,同时为了显示更接近真实值,建议车主将车辆软件升级到 2021.44.15 或者更高的版本,还提供了校准续航里程的方法,然后将车辆电量使用至 10% 以下,关闭所有额外耗电功能,静置 3 小时以上,将车辆充电至 100%,保持电桩连接,再静置休息一小时以上,这样会帮助车辆完成电池组自平衡,更准确测算电量,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。按满电续航里程 400 公里来算,客服说校准方法是开到电量 10% 以下停放 3 小时,再充满 100% 停放 1 小时。这个方法真是坑爹,所以建议还是买三元锂电池的车型吧,最起码有长时间测试,稳定性较好。”马先生说。

  目前 Model 3 的在售车型中,国产版标准续航后驱升级版车型搭载的是宁德时代提供的磷酸铁锂电池,长续航后轮驱动版和 Performance 高性能全轮驱动版则搭载了松下提供的三元锂电池。

  “一般情况下,磷酸铁锂的低温性能的确比三元和钴酸锂电池表现相对弱一些,目前提升的方面主要是依靠保温设计和热管理技术,还有很大的提升空间。苹果手机电池在低温性能方面也表现得不尽如人意,问题的关键还是在于电池技术与保温措施的升级,需要产业链一起来优化。”中关村新型电池技术创新联盟秘书长、电池百人会理事长于清教在接受创业邦记者采访时表示。

  有研究表明,在相同的冬季低温条件下,搭载三元锂电池的车型的续航里程会降低 25%,同等条件下的磷酸铁锂车型可能会达到 35% 多。即便是电控技术独树一帜的特斯拉,也不能例外。

  然而,怕冷的不只是磷酸铁锂电池,续航里程标称五六百公里的三元锂电池车型,在低温下的表现也不容乐观。

  “腰斩”的 NEDC

  有一种续航,是你永远开不到的续航。

  目前,在国内上市的纯电动汽车的续航里程测试标准为“新标欧洲循环测试”,全名为“New European Drivig Cycle”,即 NEDC。

  但在 NEDC 测试的过程中,空调、大灯、座椅加热等应用都会关闭,且在测试过程中针对市区工况会以时速不超 50km/h,平均时速在 18.5km/h,测试时间会在 195 秒左右。在郊区工况则会模拟交通畅通的状态,时速最高 120km/h,平均时速为 62km/h,测试时间在 400 秒左右。

  与现实中复杂的路况相比,NEDC 的续航测试过于简单,参考价值并不高。换言之,一辆 NEDC 续航 300 公里的电动汽车,由于堵车、频繁加减速等影响,实际续航里程要打八折左右,真实续航里程约为 200 到 240 公里。

  在于清教看来,目前电动汽车普遍续航里程为 500km 左右,基本能满足城市日常通勤需求。今年还有几款续航 700km 的车型推出,但 NEDC 续航太过理想化,也不太适合当下的技术和市场,NEDC 工况下续航里程某种程度上“伤害”了消费者的认知。实际续航,特别是冬季续航,往往都要大打折扣,容易误导消费者。

  通过对车主的采访,创业邦发现,而在冬季低温的考验下,无论是磷酸铁锂电池还是三元锂电池,其 NEDC 续航里程均被“腰斩”。电动汽车冬季续航面临三大“杀手”,而空调暖风则是头号“杀手”。

  “荣威 ERX5 的 NEDC 标称 320 公里,冬天充电只能充到 280 公里左右,由于电池包是风冷散热,充电速度只有 40-50A。电池容量只有 48 度,打开暖风后电耗至少百公里 25 度,全程暖风只能开 150 公里左右。”车主许先生告诉创业邦,“即使不开暖风,戴着棉帽、棉手套,穿上军大衣,最多也就开 260 公里。开高速去郊游就更少了,只能开 120 公里左右。”

  车主王先生表示,进入 12 月以来,NEDC 续航 510 公里的广汽 AION S 打开暖风,只能开 200 公里左右,不开暖风的续航里程也只有 250 公里。

  此外,由于不少车主没有地库,也没有慢充桩热车,导致车辆启动时必须用一部分续航为动力电池加热,使其达到能够正常工作的温度。有些车主通勤距离较短,动力电池的温度刚加热到正常温度,车辆已经停车断电,造成车辆百公里电耗较高,整体续航也大打折扣。

  因此,车辆冷启动和开短途也成为了冬季续航的另外两大“杀手”。

  “这车本身电池包容量就不大,只有 58.8 度电,夏天还可以一周充一次电。但冬天一开暖风,电耗至少百公里 22 度以上,车停在地面,开短途的电耗更高,早上零下几度冷启动车辆,光电池包预热就要消耗不少续航,有时刚开出 200 米就用掉了 5 公里续航。”王先生告诉创业邦。

  “目前铁锂版 Model 3 在北京实跑 240 公里左右,上次充满电续航显示 420 公里,实际跑了 241 公里,还剩5% 的电,耗电 39 度。全是市内短途,每次启动到停止不到 4 公里的居多。”车主张先生表示。

  可以看出,寒冬之下,空调暖风、冷启动和开短途这三大“杀手”,给电动汽车的冬季续航带来了严峻挑战。如何更好地解决冬季续航问题,成为了行业和各大车企的首要课题。

  “悄悄”的进步

  有一种进步,叫悄悄的。

  从过去穿着军大衣、戴着棉手套开车,到如今开着空调暖风开车,不知不觉间,纯电动汽车的空调、电控以及动力电池等相关技术已经取得了一定进步,而这样的进步还在继续。

  “61% 的电从车库出来,开了 75 公里,暖风开 24 度,掉电 25%,室外温度零下 5 摄氏度,基本折合下来,零下 5 度可以续航 300 公里,温度零下4、5 度左右,基本能耗是百公里 22 度电。”来自黑龙江齐齐哈尔的汉 EV 四驱高性能版旗舰型车主刘先生表示。

  得益于电池技术的进步,进入冬季后,在气温较低的东北地区,纯电动汽车的冬季续航里程得到了大幅提升。

  比亚迪汉 EV 扎实的续航表现,与其搭载的刀片电池有着莫大关系。

  据统计,2019 年1-9 月,东三省新能源汽车销量榜上,比亚迪唐 EV 名列榜首,其搭载了比亚迪自研的三元锂电池,NEDC 续航里程达 500 公里。

  另外,近年来,一些车企开始在搭载三元锂电池的车型上采用热泵空调、柴油加热等方式,试图缓解冬季续航里程问题,并取得了一定成果。

  此前,有媒体曾将搭载传统 PTC 空调和热泵空调的两辆纯电动汽车,在设定相同暖风温度和风量的情况下,搭载热泵空调的车型续航消耗仅为搭载 PTC 空调车型的一半。

  有机构曾预测,在新能源汽车空调市场方面,以 2020 年热泵系统 10% 的替代率计算,则有超过 16 亿的市场空间,2025 年 30% 渗透率市场空间将近 150 亿元。另外在家用方面地源、水源、空气源热泵的市场空间更大,但电动汽车用热泵对于汽车零部件企业是一个全新的增量市场,可为提前布局的企业提供更多增长的确定性。

  尽管市场前景广阔,但较高的成本是制约热泵空调普及的最大障碍。有数据显示,热泵空调的单车价值 3300 元左右,比传统 PTC 空调高出 1000 元。

  此外,威马 EX5 的“柴油电池加热系统”对于低温地区的消费者来说很实用,能够有效保证车辆的纯电续航,其使用成本也不高。但是有观点认为,加了柴油的威马车型已经违背了纯电动车的造车理念,对于环保和能耗都较为不利。

  “从一些车企提供的数据来看,热泵空调确实能节省不少电量,但其成本相对高,并且效率低。柴油加热方式目前应用的车型不多,电动汽车加装柴油系统来加热,是莫大的讽刺。我们什么时候能真正站在消费者、客户角度解决问题,才算真正强大了。”于清教告诉创业邦。

  在车企针对冬季续航不断推出新技术的同时,一些行业标准的制定也将为消费者提供更多参考。

  2019 年 11 月,“中国工况”开发应用技术研究会议在南京正式召开,会议确定,纯电动汽车将率先采用中国工况(CATC),2025 年之后,所有车型都将采用 CATC 工况标准。

  中汽中心汽车标准化研究所四室主任郑天雷透露,对于纯电动汽车,CATC 将删除等速法,而增加高低温下开启空调的试验规程,其中低温温度设置为(-7±3)℃,高温温度设置为(30±2)℃,从而更客观、真实评价纯电动汽车能耗和续航里程。

  “中国工况目前还不是强制标准,续航里程去水分,更利于提升消费者的信任度,同时也倒逼企业,更加用心去提升产品性能,加速淘汰落后产能。2015 年以来,中国新能源汽车产销量和保有量已连续五年全球居首,也将是未来新能源汽车最有潜力的增量市场,尽早实现中国工况的导入,也将推动新能源汽车渗透率的提速。”于清教表示。

  写在最后

  今年 11 月,磷酸铁锂电池的市场占有率达到 44%,已无限接近三元锂电池。未来,动力电池的市场格局又将发生怎样的变化?

  “不同的动力电池技术路线将长期并存,不同的应用场景,对于各种性能平衡点的考量标准不一样,还是得看市场需求。”

  正如于清教所说,同样“怕冷”的磷酸铁锂和三元锂电池,就像硬币的正反面,无法相互消灭,只能在长期发展中不断进步。

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