电动汽车冬季续航衰减到底有多大？能不能解决？
汽车
2024-12-07 09:02
浙江
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每年总有那么几个月，电动汽车车主的脾气要暴躁一点。因为每年最冷的深冬季节，电动汽车的续航要衰减很多，连带空调不敢多开，充电频次增加，使用体验下降。不过，电动汽车这个天生的毛病，随着全行业组团攻关，已经取得了很大进步。最近，汽车之家做了一个覆盖50多款车的冬季续航测试。结果显示，在平均气温10℃低温区，23款测试纯电车型，纯电续航保持率平均在86.19%。在平均气温-15℃的寒冷区，22款测试纯电车型，纯电续航保持率平均在46.02%。![]()
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低温区这些车型的纯电续航表现，应该算令人满意；而寒冷区的表现，很多人可能惊诧于续航“腰折”，但这个水平其实不低。一个例证是，长期以来的全球电动汽车电耗之王——特斯拉Model 3，在寒冷区的续航达成率只有38.6%，排名垫底。其他所有中国品牌车型的表现，都比它好。冬季电动汽车续航为什么那么差？到底有没有办法解决？12月3日，笔者参加了理想汽车的冬季用车技术日，被摁在椅子上、展具前活生生上了一堂课。让我没想到的是，电动汽车冬季续航衰减，成因有很多，包括风阻和轮胎滚阻，都有巨大影响。学无止境。今天，我们就来一起“走近科学”，了解一下电动汽车冬季续航衰减的奥秘和应对之策。电动汽车老司机都知道，冬季电动汽车续航缩水，一个重要原因是，一部分电量被用于空调制热了。如果是一辆小型的电动汽车，制热需求小一些，按3kw计算，一直满功率运行，1小时耗电就是3度。假设这辆车搭载了50度电池，那就每隔1小时，就要耗去6%电量，相当于每1小时续航就要减少6%。不过，在续航衰减的原因当中，空调耗电只占据了15%的比例，大头是别的。根据理想汽车在-7℃下的测算，低温续航只有常温续航的55%。![]()
- 轮胎滚动阻力相比常温增加50%，轮胎一直处于压缩和回弹过程，低温下回弹性能降低了，也因此轮胎冬季胎压会变低，可以适当补气；
电池的损耗是指低温下放电能力的下降，比如100度的电池，在低温下只能放出来90度电。驱动负载的增加和燃油车一样，没有什么特殊的办法。理想汽车的工程师也仅提及，将来会采用低温润滑油，解决粘稠导致的效率降低问题。空调消耗和电池损耗，分别占比15%和10%，如果能够解决，收益还是很大的。对于空调和各种加热，冬季用车肯定是强需求，无论怎么节约能源，首先要确保制热效果不能降低。如今很多电动汽车都采用了热泵空调。理想MEGA采用的是热泵+PTC的模式，相当于“混合动力”的空调。因为，热泵的原理是从空气中搬运热量，受环境温度限制比较大，在极度低温时，热泵制热效果很差。理想汽车整车电动研发高级副总裁刘立国介绍，在温度很低的情况下，理想MEGA启用PTC加热水柱，水柱加热完了之后，热泵空调的压缩机从水柱来进行取热，形成“自产自销”的闭环。最终，“混合”加热的情况下，理想MEGA的热泵有5kw加热能力，水暖PTC有7kw，后部给第二排、第三排制热的空气加热PTC也有3kw，全车一共有15kw的产热能力，能够覆盖全场景的产热需求。回到热泵空调，因为它是从空气中搬运热量，从暖空气中搬运的效率更高——比如从车内温暖空气中取热。但是，这样会带来一个负面因素，如果一直用温暖的空气内循环，空气遇到冰凉的玻璃，很容易起雾。一个通常的解决办法是开启空调的外循环，引入车外干燥凉爽的空气进行除雾。但开启外循环意味着额外的制热负担，加大空调能耗的增加。为了同时解决这两个问题，理想汽车采用了双层流空调箱的设计。这种双层流空调箱，是将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。![]()
理想汽车也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，节能效果显著。以理想MEGA为例，在-7°C CLTC标准工况下，双层流空调箱带来了57W的能耗降低，这也意味着3.6km的续航提升。除了空调，理想汽车对热管理系统的架构也进行了自研创新。理想这一架构的特点是，能够在多个热源和多个加热需求之间灵活的调配，比如电驱余热可以用来给座舱取暖，也可以存在储存在电池中。![]()
这样灵活调配热能的方法，也能够节约一部分的制热能耗。提升了空调的低温能力之后，还需要解决电池10%的低温放电能力的衰减。在这一方面，理想汽车虽然不是电芯生产商，但是在和宁德时代联合开发MEGA的5C电芯时，也投入了大量精力来降低电芯内阻水平，不仅实现了超充过程中的低发热要求，也带来了低温可用电量的提升。双方降低内阻的方法就像剥洋葱，一层层地拆解内阻的来源，最终拆解到了三个层级共17项内阻成分，再一个一个进行优化可行性分析。最后，通过采用超导电高活性正极、低粘高导电解液等技术，成功将MEGA 5C电芯的低温阻抗降低了30%，功率能力相应提升30%以上。如果放到整车低温续航测试工况来看，这意味着内阻能量损失减少1%，电池加热损耗减少1%，整体续航可以增加2%。![]()
理想MEGA采用的麒麟电池是三元。但是，理想L6采用的磷酸铁锂电池。这一配置还曾引起争议，因为李想多年以前说过，铁锂电池不适合做增程。但是，随着这几年磷酸铁锂电池技术的进步，以及电池管理水平的提升，磷酸铁锂已经有了和三元电池差不多的水平。尤其是磷酸铁锂的电量估算，比前几年有了明显进步，解决突然掉电、失速、趴窝的问题。磷酸铁锂电量估不准，主要原因是校准机会少。行业内一般采用电池开路电压校准电量。对于三元锂电池，由于开路电压与剩余电量通常呈现一一对应的关系，因此可以通过测量电压来准确估算电量。但磷酸铁锂电池则完全不同，同一个开路电压可能对应多个电量值，导致电量难以校准。![]()
为了解决这一困扰，许多车企建议用户定期将电池充满，用于校准电量。然而，这样的做法并未从根本上解决磷酸铁锂电池电量估不准的问题。特别是对于增程或插混车型，用户的驾驶习惯使得电池充满的机会更少，因此电量校准变得难上加难。针对这个问题，理想汽车历经3年时间，自主研发了ATR自适应轨迹重构算法，并率先在理想L6车型上应用。算法能够依据车主日常用车过程中的充放电变化轨迹，实现电量的自动校准。即便用户长期不满充，或者单纯用油行驶，电量估算误差也能保持在3%至5%，相比行业常规水平提升了50%以上，使得理想L6在低温场景下使用时，相比于传统算法放电电量提升了至少3%，让冬季续航更扎实。除了电量估算，理想汽车还自研了功率控制APC算法，使得理想L6在低温环境下的电池峰值功率提升30%以上，还将增程器启动前的放电电量提升了12%以上，将冬季的纯电续航进一步提升。理想汽车当前主销的增程车型，但是在纯电的MEGA上，在L6磷酸铁锂增程电池包上，所探索的降低续航衰减、提升效率的方法，尽管对电动汽车冬季续航提升幅度还不是非常大，但对全行业都是有参考意义的。随着电动汽车的普及，全行业持续提升电池包“抗冻”能力，相信电动汽车冬季续航衰减问题能够不断改善，让电动车主无论春夏秋冬都有统一的使用体验。--END--
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