【EV视界技术解析】对于一些开纯电动车的用户来说,在一年四季中或许只有春天和夏天才会被称之为舒适的季节,而夏天与冬天,则成为了无法面对的梦魇,特别是在面对北方寒冷的冬季,简直就是噩梦一般的存在。
这是为什么呢?还不是因为冬天续航缩水呗……
作为一个纯电动车的车主,我对于这种事态可谓深有体会,所以就先从一段我亲历过的事情说起。
大年初三,作为全家出行旅游的目的地,天津成为了我们的首选,而之所以选择天津,不仅是想去品尝当地的煎饼馃子锅巴菜,更多的也是为了纯电动车续航的考虑。为此,在出行的前一天,我就仔细地规划了一下此次的路线,并选择了拥有快充站的目的地作为终点。
而从地图上看,本人居住在石景山,距离天津的目的地路程大概170km。虽然我家这台纯电SUV的NEDC工况续航达527km(起步剩余续航494km),但是对于在低温下的高速行驶,本人还是心里有些打鼓的。
“纠结”的空调
第二天清晨,室外的气温达到了零下13度,这对于纯电动车来说绝对是一个非常艰巨的挑战。因为在这里会有一个看似简单却又能让所有纯电车主比较“纠结”的事情,那就是到底开不开启空调暖风。
为什么说这件事很纠结呢?那是因为开启暖风后,车辆的电耗将会更高,续航里程有可能撑不到身处天津的目的地充电站,而造成电耗高的直接原因,就是我这台纯电动车的空调所采用的PTC加热方式造就的。不过,要想更深层地了解其原因,我们还是先要从动力电池说起。
首先,对于纯电动车所采用的动力电池来说,其主要的工作原理可以说是一个锂离子的“迁移”过程。一般来说,电池的构造按顺序分为正极材料、电解液、隔膜、负极材料。而目前市面上的正极材料主要是三元锂和磷酸铁锂,也就是定位电池不同类别的标准,而负极材料则为石墨或者硅。
当电池的正极材料生成锂离子后,这些锂离子从正极"游进"电解液里,通过电解液"穿过"隔膜上弯弯曲曲的小洞,运动到负极也就是嵌锂,与早就通过外部电路跑到负极的电子结合在一起,以保证正负极的电荷平衡,而其中外跑的电子就是我们所使用的电能了。因而负极材料石墨由于其形态是多层结构,所以可以在层级缝隙间储存锂离子,就好比冰箱的层级能储存食物一样。
但是到了低温状态,电池中的电解液会逐渐“结冰”,整体会变得非常的“粘稠”,因此导致了锂离子在里面游得非常慢,所以就不那么“活份”了。因此,并不是说在冬季你的电池会自动“掉电”,而是因为你电池里有大部分电量因为锂离子的活性变低而导致“放不出来”。
也就是说,你以为自己是在用100%的电量在行驶,实际上你只是在用其中的70%电量在行驶而已。
我们再说一下PTC加热。
PTC是Positive Temperature Coefficient 的缩写,也就是正温度系数热敏电阻加热器,简而言之是陶瓷加热器。一般传统燃油汽车的暖风空调的热源来自发动机散发的热量,但新能源电动车没有了可以散发大量热量的发动机,所以就只能采用PTC这样的外援设备来做支持。通过给热敏电阻通电,使得电阻发热来提高温度,这感觉就像我们以前常用的热得快。而用过这个东西的人会知道,热得快最大的特点除了热水方便外,就是非常地费电。
以一个功率2kW的PTC为例,全功率工作一个小时要消耗掉2kWh电。如果按一辆车行驶百公里耗电15kWh计,2kWh就将损失13km的续航里程。而在这个情况下,加上我们之前说的动力电池冬季储电量“打折”的现象,所以纯电动车在低温条件行驶续航导致锐减的情况可想而知。
当然,为了缓解冬季开暖风的“焦虑”,一些车企将自己旗下的车型都配备了热泵空调来予以应对。
其实热泵空调的工作原理非常类似我们家中的空调。它虽然是在给室内制冷,但从本质上看,它只是把室内的热量给搬到了室外,给大自然“制热”罢了。而空调之所以可以工作,本质上是在执行“卡诺循环”。
而热泵空调也是遵循这一原理,只不过将整个循环颠倒了过来,从室外中吸取热量再传递给车内。
热泵空调内部主要有四大部件:
压缩机
热交换器
膨胀阀
四通阀(交换阀)
在工作时,压缩机通过压缩作用,可以提高冷媒(氟利昂)蒸气的压力和温度,将低温低压的冷媒蒸气压缩至高温高压状态,然后通过四通阀的控制,选择性地将高温高压冷媒泵至车内或者车外的热交换器上。而在整个工作过程中,无论是压缩机还是其他部件,实际上都没有进行发热,而是在进行热量的搬运,因此,热泵空调消耗1kW·h电能,可以搬运超过1kW·h的热量,制热能效比COP值往往都大于3。
那么,如此之好为何还有部分车企却选择PTC呢?
首先,热泵空调的整个系统的体积非常大。PTC制热只需要一组发热器,通电就可以发热,结构简单、设计难度低。而热泵空调则需要在传统空调系统中加入一个“四通阀”进行冷媒换向,要想制热需要整个空调系统进行配合,因此空调系统更加复杂。在汽车这个寸土寸金的地方,如果采用热泵势必要占据更多的机舱位置,这对于设计者来说是十分具有挑战的。
另外,由于热泵空调的原理,在冬季制热时,更容易出现车窗起雾的现象,因此也会导致一些车主用车不便。不过这个缺点也很好解决,可以通过改变气流的方式来避免这种情况,但综合来讲,热泵空调的综合能耗是要远远低于PTC加热的。
所以如果您想选择一个能满足冬季驾驶的纯电动车,热泵空调少不了。
最终,我还是下定决心开启了PTC加热,毕竟万一为了省电导致家人着凉感冒那就得不偿失了。所以如何能将车辆顺利地开到天津,只能凭借我多年来的驾驶经验来行驶了。
提前规划+黄金脚法
相比于传统燃油车,纯电动车在城市中低速行驶的时候是非常省电的,因为此时的驱动电机输出功率较小,用电量也就不高。反之,如果车辆在高速状态下行驶,电机的输出功率被拉满,其耗电量也将会增大。因此,像我这样需要去往外省的纯电动车来说,走高速那是必需的,而这势必要提高车辆的速度,因此电耗也会随着增加。那作为“老司机”的我,该如何面对呢?
首先,在驾驶车辆前一定要规划好整个线路,特别是注意整条高速所能遇见的充电站位置。按照我的经验,根据总路程的远近来进行适当补能,如果在高速路段的行程较少,可以在进入高速前适当地将车辆补能,因为在这个时候需要充电需求的车辆较少,所以不会引发出扎堆排队的现象(热门线路除外)。而如果高速路段较长,那就适当的在中途休息中,为车辆补能,这样既不耽误时间,也能为车上人员的路途劳顿带来一丝缓解。
然后就是脚法问题。
对于纯电动车来说,“要想续航高,脚法很重要”。和传统的内燃机车型一样,当纯电动车需要加速深踩推进踏板的时候,此时驱动电机会消耗更多的电量来提高输出功率为车辆提速。但这里要注意的是,纯电动车相比传统内燃机车,除了乘员、车身与驱动系统等部件的重量外,其电池组的重量也非常大,也就是说同等级别的车辆,纯电车型要比内燃机车型更重,因此要想驱动车辆必然会需要更大的输出功率,电耗也就更高了。
所以说,想要最省电的方式来驱动车辆的话,减少车辆的启停和急加速,保持匀速地行驶才是最为重要的。这样就可以保证电机在之后依靠车辆的惯性来相对稳定输出功率,这样就足够保证电耗处于一个平整的消耗标准之中,自然也就更为省电了。
除此之外,还有一个容易被忽视的省电诀窍就是对于胎压的保持,因为它也是一个影响纯电动车续航里程的关键。
一般来说,轮胎的胎压过低,会使胎体变形增大,胎面与地面的接触面积就会增加。这种情况下,轮胎与地面的摩擦力就会增加,车辆的驱动电机就需要更多的输出功率来带动车辆行进,为此也就会消耗更多的电量。另外,胎压过低不但会让汽车的续航里程减少,还会导致胎侧先磨损,而胎侧又是轮胎最薄的地方,时间长了胎侧就容易出现裂口。并且胎压过低还会造成轮胎的异常发热,胎温急剧升高,轮胎变软,强度急剧下降,发生爆胎的危险情况。
所以保证正常的胎压值,不仅能够提升续航,还能保障车辆的行驶安全。
通过以上几点的诀窍,我在中途没有进行补能的条件下,一路开到了位于天津的目的地——天津陆家嘴广场地下特来电充电站,为车辆进行补电。
总共算下来共行驶将近一百八十多公里,车辆只剩下了33%的电量(由于仓促,并未记录更详细的信息)。整体来看,车辆的能耗还算处于一个比较理想的状态(出发前我预计抵达目的地剩余电流为20%左右)。
在此之后,我们经过了一个多小时的充电后,因为着急要走所以当车辆补充到89%的电量后就停止充电了,此刻充电共花费了76.13元(充电费47.06元,服务费29.07元),并且在这个地方充电还能享受2小时的免费停车,所以从整体的消费来看并不是很高。
总之,此次驾驶纯电动车来冬季长途驾驶,对于我来说算是一个刻骨铭心的驾驶感受,而这也让我重新认识到了纯电动车冬季依然能够长途驾驶的可行性,因此也有了足够的信心。在未来,我的眼光也可以再放远一些,适当地去一些里程更远的地方。当然,出发前依然要做好只够的规划和准备,保证在一个良好的车况下驾车出行,让整个旅途更为安心。
写在最后
综合下来,在现阶段内驾驶纯电动车型在冬季长途自驾,确实是一件稍微费神的事情。但我相信,作为纯电动车主,用车时段最多的必是日常通勤的场景,而这才是作为纯电动车最大的优势所在。当然,对于冬季长途行驶,现阶段的“里程焦虑”只是暂时的,随着充电网络的不断完善,未来在高速服务区内将会建设更多的快充桩,并且随着电池技术的不断升级,能量密度的提高也会支撑起车辆的续航实力,在加上800V高压平台的运用,相信纯电动车在不久的将来将,它会像内燃机车一样方便,并且超越也说不定,“充电如加油”的时代一定会来临!我们拭目以待。