丰田bZ4X。
其实,纯电动车的冬季能耗,除了驱动电机这项最基本的能耗之外,电池制热和车内制暖这两项,也占到了整车能量消耗的一半以上。
而bZ4X的电池低温问题,早就有媒体爆料。根据此前的媒体报道,bZ4X在严寒环境下,电池管理系统会出错,导致无法充电。消息指出,这有可能是因为电源温控机构的设计问题,因为加温功率不足以满足电池在寒冷温度下的工作温度需求,导致故障。
在低温续航上,真正拉开差距的是热管理系统。
因为,动力电池比较舒适的工作温度区间为10到45℃。所以在低温环境下行驶时,热管理系统需要先给电池进行加热,以保证动力电池工作在合适的温度区间。同样的,在低温环境下充电时,也需要先给电池预热。当电池温度达到25度以上之后,才能进行大功率快充。比如,锂电池在0℃以下充电容易产生析锂现象,引起不可逆的损伤和安全问题——长期以往,可能会诱发短路、自燃。
丰田bZ4X的问题,大概率是过于重视电池加热了。每个电池单体的下方,丰田都设计有电池电加热装置,主要为了通过温度的控制,来抑制电池的老化。因为丰田bZ4X的产品理念,就是“10年后电池容量保持率90%”。但这给用户造成的困扰就是,冬季电耗奇高无比,而且充电速度奇慢无比。
在低温充电测试环节中,丰田bZ4X插上了120kW的大功率快充充电,但却需要423分钟(约7个小时)的时间才能充满。其中,从80%充到99%,丰田bZ4X更是需要耗费5个多小时。而且这还不是偶然现象,在冬测期间7次充电都有发生类似的“充电巨慢”情况。
为了实现温控,大多数纯电车型都采用了热泵空调 PTC的方式。
PTC俗称正温度系数热敏电阻,随着温度的升高电阻也升高,可恒温发热。其优点是成本低、结构简单、出热快、受外界环境影响小,但缺点是费电。随着外界温度降低,PTC的电阻值随之减小,电流通过电阻产生热量,其制热能效比最大值不超过1,也就是说1kW电量最多可产生1kW热量。
热泵空调,则是利用蒸发吸热,液化放热的热⼒学原理,在乘客舱、电池、电机之间完成热量的转移。与PTC加热不同,PTC是实实在在的能量的产生过程,能效比大约在0.95,需损耗非常多的电能;而热泵制热方案是以冷媒为介质的热传递的过程,是能量的搬运,最高能效比可以达到2,也就意味着同样的热量需求,热泵制热方案相比于传统的非热泵制热方案,电能损耗仅为一半。
在冬季测试中,热泵 PTC辅热空调装配率很高,共23款,占比达到了57.5%。但热泵空调制热能力两极分化明显,升温至20°C以上的5款车型中,前4名都是热泵空调系统,第五名为发动机/PTC制热;在只能升温至10°C以内的7款车中,4款车配备热泵空调。
但问题在于如果温度过低,热泵空调可能也会罢工。比如在零下十几度的环境中,车外温度较低的同时,空气中含有较多水分。这种极端条件下,空气中的水分会在车外表面结霜,结霜后导致换热装置很难再从外界环境有效地吸收热量,也就导致热泵空调无法继续工作。所以,一般环境温度低至-10℃的时候,仍需要靠PTC加热来维持温度。
如果是升温效果不好的车型,多半是低温高寒的标定出了问题。毕竟,如果热泵空调没有PTC精妙的配合,也是很难在零下十几度的低温中,为座舱和电池提供较高制热效果。
比亚迪e3.0平台的集成热管理系统。
面对零下十几度的低温,目前只有比亚迪表示没压力——比亚迪汉EV在低温续航达成率排名第一,比亚迪海豹的低温充电时间排名第一。从技术层面来看,比亚迪的e平台 3.0全面取消了耗能最大的PTC控制模组后,驾驶舱制暖预热交给热泵电动空调系统以及来自电驱 电控系统的余热,动力电池低温需求则由热泵电空调支持。这即解决了车内采暖和电池加热的问题,又解决的能耗的问题。
这也就是为什么,虽然比亚迪的车型都搭载了“畏寒”的磷酸铁锂电池,但相比众多的三元锂电池的车型依旧能够实现较好的冬季续航表现。