多管齊下,尋找電動汽車低溫最優(yōu)解
“這個冬天,北京最低氣溫達到-20℃。我這車經(jīng)常出現(xiàn)續(xù)駛里程短、動力弱、充電充不上、掉電等問題。”北京車主楊杰遇到的正是不少電動汽車用戶在冬季面臨的共性問題。由于電動汽車低溫性能關(guān)乎廣大消費者的切身利益,此前,工信部多次組織企業(yè)和相關(guān)部門開展技術(shù)研究,并提出了具體措施。
記者了解到,目前重點企業(yè)、行業(yè)機構(gòu)已積極行動起來,發(fā)布冬季用車指南,增配售后服務(wù)力量,布局科技攻關(guān)項目。不過,由于提升電動汽車低溫性能牽扯到各方各面,對于當(dāng)下的情況來講,需求平衡點或是最佳“解題”思路。
與電動汽車在冬天“斗智”
“電動汽車停在車位上,如果有充電樁,晚上要插上電;如果沒有充電樁,插上一個小功率的電源,也能讓動力電池維持一定的溫度。”北京理工大學(xué)機械與車輛學(xué)院教授孫立清在接受《中國汽車報》記者采訪時表示,不能讓電動汽車動力電池被凍得溫度太低,還可以使用車輛的遠程遙控功能,在啟動之前先讓動力電池預(yù)加熱。如果不在合適的溫度范圍內(nèi),動力電池的工作效率就不高。
冬天使用電動汽車,確實有很多需要注意的地方。楊杰告訴記者:“起步的時候要慢,少開暖風(fēng)。我通常都是上車之后開一會兒,車?yán)餆崃肆ⅠR就關(guān)上。”對于電動汽車低溫性能不佳的問題,作為用戶的他坦言,車企暫時也沒有更好地辦法改變現(xiàn)狀,使用熱泵空調(diào)節(jié)約電能是一個不錯的措施。楊杰告訴記者,現(xiàn)在他的電動汽車需要每天都充電,時刻保持電量十足。而如果能夠做到停車就充電,就是使用電動汽車的理想狀態(tài)了。
記者了解到,電動汽車低溫性能不佳的根本原因是,環(huán)境溫度過低時,動力電池電解液粘度增大甚至部分凝固,鋰離子拖嵌運動受阻,電導(dǎo)率降低,最終引起容量減少;同時,制熱比制冷能耗更大,動力系統(tǒng)效率降低。此外,續(xù)駛里程精準(zhǔn)度下降,更是容易引發(fā)消費者的‘里程焦慮’。孫立清表示,消費者自己也要了解電動汽車冬季使用的各種注意事項,不能全部的問題都指望車企立馬解決。“現(xiàn)在,新能源汽車企業(yè)需要考慮的方面太多了,既要提高銷量、滿足客戶要求,又得應(yīng)對動力電池各方面的快速變化,無法立刻響應(yīng)也不應(yīng)苛責(zé)。”他說。
全國乘用車市場信息聯(lián)席會秘書長崔東樹告訴記者,對于電動汽車低溫行駛的各種問題,其實過去很多年都暴露得比較充分了。從電動汽車的發(fā)展歷程來看,與以前相比,現(xiàn)在這些問題已經(jīng)解決得比較好,沒有之前那么嚴(yán)重。
為推動解決這一問題,工信部提出的幾項措施中,就包括汽車企業(yè)要加強售后服務(wù),及時解決用戶訴求;此外,要組織行業(yè)機構(gòu)加強科普宣傳,引導(dǎo)科學(xué)使用。
整零雙方都在積極行動
工信部方面還表示,要支持整車企業(yè)和電池生產(chǎn)企業(yè)加強技術(shù)攻關(guān),提升電動汽車低溫行駛性能,改善用戶體驗。
此前,中國科學(xué)院院士歐陽明高對此給出了建議,一是電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)效能優(yōu)化,包括PTC加熱器、熱泵空調(diào)、電機激勵加熱等;二是面向冬季工況的動力系統(tǒng)能量綜合利用,包括回收電機運行的廢熱,進行電池加熱;三是充電場景下,電池的插槍保溫及脈沖加熱。
記者了解到,針對電動汽車低溫使用問題,目前整車企業(yè)和動力電池供應(yīng)商都在加緊攻關(guān)。比如,特斯拉Model 3通過電機線圈繞組,利用電驅(qū)系統(tǒng)的廢熱,像傳統(tǒng)燃油車用發(fā)動機余熱給乘員艙供暖一樣,使其既用于車輛驅(qū)動,又用于產(chǎn)生額外的熱量加熱電池。廣汽埃安引進了電裝熱泵系統(tǒng)平臺,研發(fā)熱泵雙層流空調(diào)技術(shù)。北汽新能源也正在著手研發(fā)超低溫冷啟動和全氣候電池及第四代IBTC電池?zé)峁芾砑夹g(shù)。
就此,威馬汽車的“暖寶寶”也應(yīng)運而生。據(jù)悉,威馬汽車用了另一種方式為動力電池加熱——選裝電加溫和柴油加溫系統(tǒng)。據(jù)悉,柴油加溫系統(tǒng)可以簡單理解為家中用的天然氣熱水器,通過燃燒燃料對管路內(nèi)的液體進行加熱。實現(xiàn)電池包在-30℃~50℃不同環(huán)境溫度區(qū)間的高適應(yīng)和高穩(wěn)定性,確保動力電池?zé)o論放電還是充電的過程中,都保持在最佳溫度區(qū)間,達成全天候電池包恒溫?zé)峁芾怼?
而電池企業(yè)在電池材料的探索上,從增強動力電池正極材料表面的導(dǎo)電性、改變電解液的成分減小離子在電解液中運動的阻力、增加電池隔膜的孔隙率等方式,改善電池在低溫條件下的性能,提高低溫環(huán)境下的電導(dǎo)率。
目前,寧德時代、鵬輝、力神等電池企業(yè)均在探索材料改性改善電池低溫性能。比如,寧德時代以磷酸鐵鋰和石墨分布作為電池的正負(fù)極活性物質(zhì),同時復(fù)合集流體采用有機材料,具備較高的循環(huán)性能和安全性能,并有效改善磷酸鐵鋰電池在低溫下動力學(xué)性能較差的缺點。
不僅僅是技術(shù)問題
“從動力電池入手提升電動汽車低溫性能,在技術(shù)上沒有問題,只是取舍問題。”吉林大學(xué)青島汽車研究院副院長、《真鋰研究》聯(lián)席首席執(zhí)行官顧國洪告訴記者,動力電池的快充、比容量、低溫特性三者之間不可兼得。
目前的情況是,一款電動汽車按照路況測試的時候,50kWh電能行駛400多公里,在實際使用時則可能只跑300公里。如果低溫特性做得特別好,比容量一定低,那就意味著同樣動力電池體積下的電量變少,以前能夠裝50kWh電現(xiàn)在則只能裝40kWh電,最后實際上變成了能跑200公里。“低溫性能做好了,就無法兼顧其他方面,很不劃算。又要低溫特性好,又要比容量高,是很有挑戰(zhàn)性的事情,現(xiàn)在行業(yè)也正在通過各種各樣的措施去實現(xiàn)。”顧國洪認(rèn)為。
顧國洪還提到,目前主要的經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)是珠三角、長三角和京津冀,電動汽車的主要銷售區(qū)域也是在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū),如果這些市場沒有特別的低溫使用要求,車企就不會特別重視這個問題。孫立清也持有同樣的觀點。他告訴記者,要根據(jù)不同的地區(qū)來考慮電動汽車的低溫性能,比如在黃河、長江以南就不需要考慮,而在華北平原、東北地區(qū)就要加以重視。
“應(yīng)該先聚焦于合適的區(qū)域、合適的人群推動發(fā)展新能源汽車,上汽通用五菱MINI EV的‘爆發(fā)’就符合這個特征。發(fā)展起來之后再慢慢優(yōu)化,全區(qū)域、全覆蓋是‘好大喜功’的做法。”在顧國洪看來,“純電動汽車要分階段推廣。
” 孫立清告訴記者,這個時候需要管理部門出臺規(guī)范和要求,以后在哪些區(qū)域銷售電動汽車,必須具備怎樣的性能;或者企業(yè)聯(lián)合在一起以聯(lián)盟的形式,先把企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)變成來聯(lián)盟的標(biāo)準(zhǔn),然后變成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)。“現(xiàn)在企業(yè)都在選容易的事情做,需要有企業(yè)率先試水,動力電池不僅要耐低溫,還需要出臺耐低溫的各種措施,這也需要一個過程。”他稱。此前,工信部方面提出,要抓緊研究制定相關(guān)技術(shù)規(guī)范,加快推廣應(yīng)用中國工況,明確低溫環(huán)境產(chǎn)品性能和技術(shù)要求,加強產(chǎn)品準(zhǔn)入和生產(chǎn)一致性檢查。
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