“當(dāng)氣溫降到-5℃時(shí)，新能源汽車的續(xù)駛里程損失就已達(dá)30%。”

“在東北，每到冬季，公交集團(tuán)的員工每天凌晨4時(shí)就要開始對(duì)新能源公交車進(jìn)行預(yù)熱，一個(gè)多小時(shí)后車輛才能啟動(dòng)。”

“2014年至2015年，哈爾濱市的新能源汽車推廣數(shù)量還不到1000輛。”

以上這些數(shù)據(jù)與事例真實(shí)反映了我國(guó)新能源汽車在寒冷地區(qū)推廣遇到的問題。為解決這些問題，在我國(guó)最北端的省會(huì)城市哈爾濱，最近舉辦了一個(gè)以“聚焦新能源汽車耐候性，加快寒地新能源汽車發(fā)展”為主題的寒區(qū)新能源汽車推廣應(yīng)用論壇。此論壇由中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)與哈爾濱市政府共同主辦。各位參會(huì)嘉賓對(duì)新能源汽車在寒冷環(huán)境下的應(yīng)用進(jìn)行了深入探討。

整車和電池都“怕冷”

在我國(guó)，新能源汽車乘著國(guó)家政策鼓勵(lì)的東風(fēng)得到快速發(fā)展，但在寒冷地區(qū)的推廣情況卻不甚樂觀，主要是因?yàn)榈蜌鉁亟o新能源汽車的運(yùn)行帶來很多困難。

據(jù)參會(huì)專家介紹，新能源汽車在寒區(qū)運(yùn)行，常常遇到冰雪濕滑路面，為保障行車安全，需配備雪地胎增強(qiáng)附著力。由于輪胎滾阻系數(shù)升高，行駛阻力增大，能量損耗隨之加大，造成電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程下降。此外，低氣溫會(huì)導(dǎo)致整車傳動(dòng)效率下降，這也會(huì)增加電動(dòng)汽車的能量消耗。

北汽新能源副總經(jīng)理、工程研究院院長(zhǎng)王可峰告訴記者，新能源汽車在寒冷環(huán)境下運(yùn)行的困難還遠(yuǎn)不止這些。他說，采暖制熱、除霧除霜都會(huì)增加車輛能耗。“如果要保證除霜的質(zhì)量，大概就需要3.5kW到4kW的功率。一輛新能源汽車在-20℃的環(huán)境中以33km/h的速度行駛，僅除霜就要消耗10kW以上的功率，再加上采暖，用于維持車內(nèi)相對(duì)舒適狀態(tài)而損耗的能量，就快趕上車輛行駛耗費(fèi)的能量了。”他補(bǔ)充說，新能源公交車大面積的玻璃窗、金屬材料車身等基礎(chǔ)設(shè)備，在寒冷條件下都有散熱快的特點(diǎn)，進(jìn)一步導(dǎo)致車體熱量散失。

關(guān)于電池方面的問題，中國(guó)工程院院士楊裕生告訴記者，動(dòng)力電池最低放電溫度在-20℃左右，且放電功率、放電能量在寒冷溫度時(shí)顯著下降。溫度降低導(dǎo)致電池放電功率、放電能量明顯惡化，續(xù)駛里程下降。我國(guó)北方地區(qū)冬季溫度普遍低于0℃，極寒地區(qū)更低于-30℃，電動(dòng)汽車普遍存在無法啟動(dòng)的問題。

低溫環(huán)境中直流充電時(shí)間大于90分鐘，而常溫下只需30分鐘，充電時(shí)間延長(zhǎng)。在低溫條件下充電易導(dǎo)致動(dòng)力電池負(fù)極出現(xiàn)不可逆的微觀塌陷，造成電池永久性損壞。因此，低溫環(huán)境中快充是絕對(duì)禁止的。

綜合來說，寒冷溫度下，由于電池性能變差、空調(diào)開啟增加能耗等原因，續(xù)駛里程有明顯損耗，較溫暖時(shí)降低約30%~50%。

圍繞問題提出解決思路

對(duì)如何提升寒冷環(huán)境下新能源車輛性能的問題，多位業(yè)界專家表達(dá)了自己的意見。綜合來說，需同時(shí)考慮整車和動(dòng)力電池兩個(gè)方面的性能。

針對(duì)低溫環(huán)境的整車設(shè)計(jì)開發(fā)，要注意保溫隔熱、抑制能量散失，比如，采用傳熱系數(shù)低的新型材料如碳纖維、陶瓷纖維棉，加強(qiáng)整車密封保溫設(shè)計(jì)等。還要降低能耗、提升熱利用率，比如采用輕量化技術(shù)、降低整備質(zhì)量，改良變速器設(shè)計(jì)、提高傳動(dòng)效率，優(yōu)化車身造型和輪胎設(shè)計(jì)降低行駛阻力等。

新能源汽車的進(jìn)步與電池技術(shù)的進(jìn)步緊密相關(guān)。我國(guó)開始研發(fā)、生產(chǎn)電動(dòng)汽車的時(shí)候，使用的是鉛酸電池，中間經(jīng)過了鎳氫電池，目前普遍使用的是磷酸鐵鋰電池，現(xiàn)在又逐漸推廣使用三元鋰電池。對(duì)于電池的技術(shù)水平，我國(guó)提出了2020年的目標(biāo)，即希望電池單體能量密度能夠達(dá)到350Wh/kg。“如果這個(gè)目標(biāo)能夠?qū)崿F(xiàn)的話，我國(guó)新能源汽車的性能將取得很大的突破。”王秉剛說。

對(duì)于寒冷環(huán)境下動(dòng)力電池性能提升的措施有，單體電芯改良和電池模組設(shè)計(jì)優(yōu)化兩方面。王可峰告訴記者，目前，低溫性能表現(xiàn)相對(duì)優(yōu)異的電極材料為三元正極、鈦酸鋰負(fù)極，通過開發(fā)適于低溫條件材料工藝的電芯可以提升電池低溫性能。另外，采用動(dòng)力電池模組加熱片方案，可使電池低溫充電性能得到明顯提升。對(duì)電池采取加熱與充電同時(shí)進(jìn)行的策略，電池溫升速率大于10℃/h，充電效果改善明顯。

“隨著科技的進(jìn)步，未來可以實(shí)現(xiàn)在寒冷季節(jié)，用戶使用車輛之前，提前2小時(shí)用手機(jī)操作預(yù)加熱車輛。預(yù)加熱車輛消耗的電量來自于充電樁而不是電池，所以可以有效提高車輛的續(xù)駛里程。”王可峰補(bǔ)充說，“對(duì)電池包進(jìn)行預(yù)加熱可優(yōu)化充電速度，之后使用空調(diào)時(shí)，也可減少采暖對(duì)電池電能的損耗。”

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