近年来,在政府的大力扶持下,纯电动汽车产业发展迅速,全国范围内已陆续开通多条纯电动公交线路。但在实际使用中人们发现,作为纯电动汽车的核心部件,动力电池的续航里程和充电效率成为制约产业发展的瓶颈之一。而更让人苦恼的是,在北方冬季寒冷的环境下,动力电池组的缺陷被进一步放大。
电动客车也怕冷
记得电瓶车(电动自行车)刚刚在国内兴起的时候,很多北方用户抱怨电池在冬季续航能力明显下降。但那仅是价值千八百块钱一辆的普通电瓶车,且年头久远。如今科技发展迅速,价格不菲的汽车动力电池也会出现这种情况吗?
答案是肯定的!
辽宁某公交公司相关负责人曾向《商用汽车新闻》记者透露,公司在运营的纯电动客车问题频现,尤其是冬季寒冷时节,车辆续航里程明显下降,且电池组充电缓慢,难以有效解决。
类似情况还发生在天津某公交企业所使用的纯电动车辆上,该车队队长张师傅表示,车队中的纯电动车辆在冬天普遍遭遇运营里程“缩水”的现象。
“前两年,公司迎来一批纯电动公交车,并交由我们车队运营。进入冬季后,有司机向我反映,车辆电池组的续航里程下降。起初,我并没有在意,认为这种情况只是个例,可能是电池组在车辆频繁启动中出现了故障。但后来,几乎每辆纯电动车都出现了类似情况,续航里程平均下降了30%之多。”张师傅反映说。
随后,记者又陆续采访到几家地处北方的公交企业,经过了解,它们购置并在运营的纯电动车辆也在冬季出现了不同程度的续航里程下降和充电困难等问题。
难道说纯电动汽车动力电池组在冬季续航里程下降和充电效率降低是一个普遍存在的问题吗?带着疑问,记者对业内专家进行了采访。
普天新能源车辆技术公司总经理赵春明表示:“一般情况下,几乎所有的动力蓄电池都会受到低温影响而出现续航里程下降和充电效率低下等问题,只是由于不同属性的电池特性问题,影响程度略有不同。其中,纯电动公交车普遍采用的磷酸铁锂电池在低温情况下性能‘缩水’更明显。”
金龙客车工程研究院副院长、汽车电子总工程师陈晓冰同样表示,凭借相对较高的安全性、耐高温性和使用寿命,磷酸铁锂电池被纯电动客车制造商所广泛使用。但是,磷酸铁锂电池的缺点同样明显,那就是低温性能较差。因此,在北方冬季寒冷的气候下,一些纯电动车辆会出现续航里程下降、充电效率偏低等缺点。
纯电动客车动力电池也怕“冷”
低温特性难以避免
那么问题来了,纯电动汽车所采用的动力电池为什么会出现低温情况下性能指标“缩水”的现象呢?
采访中,业内专家一致表示,这是由电池的特性决定的。
据了解,电池的标准容量只是一个理论值,它一般是在25℃的环境中在理想状态下测量的结果,但实际上,电池容量受温度影响非常大。
以纯电动客车使用最为广泛的磷酸铁锂电池为例,它内部是由一个正极、一个负极以及在正负极之间的电解液所组成的。电池放电的时候,负极通过化学反应析出锂离子,通过电介质运动到正极,这时正极处于富锂态,负极处于贫锂态,在锂离子活动的过程中,产生的电子运动产生电流。而寒冷的冬季,过低的温度使电池内部的化学反应迟缓,放电的电流变小,导致电池的可用容量降低,充电效率低下。因此,当我们认为纯电动客车在冬季行驶里程“缩水”的时候,实际上是电池本身的容量降低了。
美国阿贡国家实验室储能系统中心主任Don Hillebrand博士在谈到磷酸铁锂电池低温性能的时候,曾用“terrible”(可怕的)一词来形容,也足以说明纯电动客车动力电池在低温环境下的表现。
当然,除电池的低温特性外,企业整体研发能力的不足,也是造成纯电动客车动力电池在冬季低温下表现不佳的重要原因之一。
“动力电池的低温特性是现阶段无法在短时间内解决的,但从汽车产品角度讲,电池系统尤其是电池的热管理水平,是衡量产品是否符合标准的重要因素。通过外部的保温、加热,可以从一定程度上弥补电池特性的不足。因此,纯电动车辆在北方寒冷冬季出现行驶里程‘缩水’、充电效率降低等情况,也反映出我国商用车企业研发、制造能力的不足。”赵春明说。
“过冬”方案已出台
电池的低温特性在短时间内无法被改变,那么是不是意味着纯电动客车在北方就无法顺利运营甚至是推广了呢?记者了解到,通过电池供应商以及纯电动客车制造商的不断努力,相应解决方案已经出台,虽不能完全消除电池低温特性所带来的影响,但基本能够保障正常运营。
“现阶段,很多纯电动汽车制造商都针对电池的低温特性采取电阻式加热方法,帮助电池在寒冷的环境下提升温度,以提高电池内部的化学反应速度,加快电解液的流通,从而达到释放电池容量、恢复放电量正常值的效果。这样,纯电动客车就能够在北方顺利运营。”陈晓冰对《商用汽车新闻》记者说。
“要解决低温情况下电池单体不满足车辆运营要求的短板,需通过系统层面的集成技术来弥补。”赵春明说:“电池包内集成的热管理系统能够起到为电池加热、保温的作用,同时还能保障车内所有电池温度的均一性。但目前,商用车企业在运用此方面技术时还略显粗放。”
除采取外部加热、保温等方法外,记者在采访动力电池生产企业时还了解到,通过开发适应低温的电解液,同样能够保障电池在低温下的正常值。
“通过改变电解液的属性,能够有效改善电池的低温特性。但是,如果太照顾电池低温特性的话,它的高温特性就有可能受到影响,所以要找到一个平衡点。目前,我们投放到市场中的电池产品都经过无数次的实验,已经达到了最佳使用状态。”微宏动力系统(湖州)有限公司市场总监宋寒表示。
从最初的尝试到最终的成功,需要一个循序渐进的过程。据天津公交某车队队长李师傅介绍,冬季里,巡航里程下降明显的车辆都是早期引进的一批产品。随着行业的发展,后期引进的新产品问题已经不再明显。