冬天续航拉胯、电量突然血崩，新能源这些老毛病还能治吗?
汽车
2024-12-08 19:09
广东
一转眼，时间就来到 2024年的尾声。随着年底气温的暴跌，各位新能源车主，估计又开始头疼「冬季续航焦虑」这个老大难问题了。
当然，每逢这个时候，就总会有一批，虽然不是新能源用户，但却热爱混迹于评论区的“懂哥”们又开始蠢蠢欲动。不断在各个自媒体平台，卖弄自己那从“拼夕夕”凑来的知识体系，大放厥词，开始抨击新能源汽车存在的价值。“从唯心主义的角度出发，您开心就好。毕竟，客观物质世界的发展，从不以你们的「暴论」为转移，实属是无伤大雅！”回归到真实的用户层面，最近几年，国内新能源汽车市场不仅是销量迅猛增长，其实技术水平也在飞速迭代。那对于「新能源冬季续航焦虑」这个老顽疾，如果从技术角度切入，到底有没有有效的解决办法呢?这个答案是肯定的，有办法！而且是有越来多的新办法! 只不过要解决一个问题，我们首先需要剖析这个问题的构成因素。毕竟，“要先读对题，才能写对答案”。导致出现「新能源车型冬季续航焦虑」这个问题，一般来讲，主要是有三个方面的因素:由于低温环境降低了“锂离子”的移动活性，会直接导致 电池充电/放电性能的明显下滑，进而引发充电速度慢、放电能力不充足的双重负面影响。在此基础之上，部分种类电池，剩余电量预测误差大的问题，也使得用户体验进一步的恶化。冬季气温降低，会导致材料物理特性发生变化，例如：轮胎橡胶材质变硬、润滑油品粘稠度增加、悬挂制动系统拖滞阻力变大、风阻变高…… 这些因素都会增加车辆行驶阻力，导致额外的能量损耗。低温环境下，车上的人会觉得冷，车里电池也会“怕冷”。为了确保乘客能处在舒适的乘坐环境、电池能处在合适的工作温度区间，就需要给座舱和电池包“供暖”。但热量是不会凭空而来，制热也就代表着「非行驶耗电」的进一步增加。到这里，问题的成因基本就展开了，下一步就是如何对症下药了。就在上周，我们是参加了理想汽车的「冬季用车技术日」，在活动中，理想就介绍了他们应对冬季续航问题的思路，以及相对应的先进技术。我认为，这次技术分享会所介绍的信息，对于帮助大家更全面地了解「新能源车型冬季续航问题」是有着十分有益的帮助。各位新能源用户，不妨可以稍微花点时间，了解一下当前比较先进的一些应对技术。大家都知道，目前的新能源乘用车，主要是采用「三元锂电池」和「磷酸铁锂电池」，这两种类型的动力电池。（以下简称“三元锂”与“铁锂”）相较于“三元锂”，“铁锂”电池在使用过程中，普遍会存在两方面的突出问题。举个例子，以往一些“铁锂”电池的车型，可能仪表显示电池电量还剩余 50%，但用户实际开下来发现，真实续航却远远少于 50%电量所对应的里程，这就给用户带来了诸多的不便和潜在的使用风险。甚至早期一些采用“铁锂电池”的车型，因为这个问题，还会出现电池电量突然血崩的状况。上一秒仪表还显示剩余电量到达目的地绰绰有余，可下一秒电量就瞬间归零，车辆直接在路上趴窝。之所以会出现这个问题，和「磷酸铁锂电池」的物理特性有直接关系。大家应该知道，新能源汽车显示的电池电量，并不像燃油车显示油箱油量那样，是基于“直接测量”而得出的数据。事实上，车辆仪表上显示的电池剩余电量只是一个估算值。通俗理解，它是根据当前电池电压，而“估算”出的一个电量数值。“三元锂”电池随着电池剩余电量的变化，电池的开路电压，也会随之出现一条较为“线性”的变化曲线。这一特性，使得“三元锂”电池的开路电压与剩余电量，通常能够呈现一一对应的关系。因此，通过测量电池电压就能够准确地估算电池电量。然而“铁锂”电池，如果我们用开路电压直接对应电池剩余电量，表格上则会出现一个范围颇大的“直线平台”。通俗一点来说，就是同一个开路电压数值，可以对应多个电池剩余电量。这样一来，通过电池电压估算电池电量，这个误差就会变得相当可观。并且这个估算误差，还会随着车辆行驶里程的增加，而不断累计增大。过去为了校准这个偏差，包括 特斯拉在内的不少汽车品牌，会建议用户定期（每周至少一次）将“铁锂”电池充满，让电池系统得到“校准”，以重新获得更准确的电量估值。所以理想就推出了，行业首创的「ATR 自适应轨迹重构算法」。
这个算法可以在利用 补能充电/对外放电的电量变化，在用户无感的情况下，一直对“铁锂”电池进行动态校准。至于具体原理，感兴趣的朋友，可以仔细阅读一下图中的生动比喻。最终的效果，就是能让“铁锂”电池估算精度提升50%，拥有媲美“三元锂”电池的电量准度。![]()
而采用“铁锂”电池第二大痛点，就是冬季低温环境下，车辆的动力性能会出现显著的下降，百公里加速时间明显增长、加速体感明显变弱。第一就是，低温环境之下电池性能出现下降，导致电压跌落速度加快、电压波动变大。其次，为了保证电池的使用安全与长期寿命，避免对电池造成不可逆的损害。在算法层面，电池会设定一个放电的「安全边界」，确保电池处在一个“安全运行区间内”进行放电。冬季“铁锂”电池电压波动大、传统算法会留有非常多的功率冗余，无法让电池一直紧贴「安全边界」放电，这两重因素叠加，就会导致冬季“铁锂”电池的放电能力被进一步限制，进而出现动力体验明显下降的情况。针对这种情况，理想给出的解决办法也十分具有针对性。通过「大模型算法」的加持，对电池电压实现毫秒级的监测，让“铁锂”电池在冬季能够紧贴「安全边界」进行放电。这样既保证了电池的安全，也发挥了电池更大的放电性能。最终在用户层面体验，能让车辆低温功率提升30%，减缓低温环境下车辆的动力衰减。在文章的开头，我们简单粗略地总结了，构成“新能源车型冬季续航焦虑”这个问题的三大原因。除了大家非常熟悉的“动力电池性能下降”之外，还有就是“低温下材料物理特性发生变化，导致行驶阻力增大”，以及“制热产生的非驱动用电增涨”。基础材料科学领域的研发创新，往往需要更为漫长的周期。因此，提升热管理系统的效能，就成为了另一种能更快速见效的方法。数据显示，在冬季续航下降的原因构成中，空调消耗占比15%、电池损耗占比约10%。针对这两项问题，理想是提出了一套“开源节流”的解决方案。开源对应了电池低温放电量的提升，而节流则对应的是在确保座舱舒适性、电池性能的前提下，降低制热的能量消耗。众所周知，冬季用车，座舱加热是耗能“大户”。而冬季在车厢内使用空调，除了需要考虑「制热升温」，还有必须解决「起雾问题」。因为车内乘员呼吸产生的湿暖空气，遇到冰凉的车窗玻璃就很容易引发起雾，直接对驾驶视线产生影响，在此情况之下，我们都会选择打开空调除雾功能。此时，空调系统就需要同时完成「制暖」和「除雾」两项任务，于是就产生了这样一组矛盾：首先，想要实现高效制暖，最适当的做法，就是让空调保持内循环工作，让车厢本就温暖的空气在车内循环。可一旦打开了除雾功能之后，空调系统就需要引进车外干燥的冷空气，来去除玻璃上的雾气。以往常规的解决办法，空调系统只能开启外循环，引入外部干燥凉爽的空气进行除雾。但这也就意味着会对车内制暖，产生额外的负担，势必会带来空调能耗的增加。针对这一问题，理想汽车采用了「双层流空调箱」设计，来平衡这一组矛盾。顾名思义，「双层流空调箱」是指对空调进气结构进行上下分层，引入适量外部空气分布在上层空间，在解决玻璃起雾风险的同时，也能让成员呼吸到新鲜的空气。内循环的温暖空气则分布在车舱下部空间，使用更少的能量就可以让脚部感到温暖。（由于脚离心脏更远，因此需要更高温度来保持舒适度）同时，结合温湿度传感器、二氧化碳传感器这些传感单元，理想还开发了更智能的控制算法，在确保不起雾的前提下，可以将内循环空气的比例提升到 70%以上，实现出色能耗控制。以车厢空间较大的 MEGA车型为例，在 -7°C CLTC标准工况下，「双层流空调箱」能带来了 57W的能耗降低，换算下来就是 3.6km的续航提升。除了空调系统的创新，为了实现冬季用车，在各种工况下都对每一份热量精细化利用，理想还对「热管理系统」的架构进行了自研升级。像冬季早晨通勤时的冷车启动，这种场景多为城市行驶工况，电驱系统会有少量余热能够供给座舱采暖。传统的「热管理架构」是采用串联方案，也就意味着，电驱余热的传递路径会首先经过动力电池，热量必须先为电池加热，而后才能传递到座舱。如果此时电池电量较高，实际上并不需要加热来增加电池的放电能力，那么为电池加热的操作，反而成了不必要的能量消耗。因此，理想在自研「热管理系统」的回路中，增加了旁通阀路，让热量可以绕过电池，直接去到需要加热的座舱，从而减少中间热量损耗。数据表明，相比传统方案，新技术可以节能约 12%。诚然，今天给大家介绍的，用于提升「新能源汽车冬季续航体验」的前沿技术，都只是单一品牌的其中一小部分技术成果。而且这种单纯的技术介绍，内容上也相对枯燥干涩。但通过这样一篇比较片面的技术介绍文章，其中更朴素的目的，是想向大家传递一个，合理看待「新能源冬季续航问题」的理性视角。那就是，我们既要承认「新能源汽车冬季续航问题」的存在，认识到在低温环境下由于电池物理特性、材料物理特性、热量管理和利用的局限性......这些因素综合叠加，而导致的冬季续航困扰。但我们又一定不能像开头所讲「网络无脑喷子」一样，选择性地只看到“静态的问题”，却对“动态的技术发展”视而不见。事实上，问题不可能“静态存在”，技术也不可能“静止不前”！为了克服冬季续航问题，与新能源汽车相关的大量产业，无数的人力、物力都在持续地进行研发攻关。今天我们只盘点一家车企的少量技术成果，就能洋洋洒洒写成一篇文章。那整个行业持续投入形成“合力”所产出的成果，更是可以想象。因此，我们应该用“动态的视角、发展的眼光”来看待「新能源汽车产业」高质量发展之路，所面临的各种问题和挑战。既要看到眼下的问题瓶颈，也要去了解前沿的技术发展方向。而不是单纯的“死盯”问题，“只认”问题，导致无形间忽视了技术发展所带来的产品体验升级革新。如果一直持这样的眼光认识世界，恐怕最终只会像“老旧汽车”一样，被时代的发展所无情淘汰。今日话题
新能源汽车能克服冬季续航问题吗？
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