为什么电动车主盖被子开车也不敢开空调?

有的电动车主宁愿盖被子开车,也不开空调?

还没到数九寒冬,各种冬季御寒保暖方案,早就在各个电动汽车群里讨论得热火朝天。

为什么电动车主盖被子开车也不敢开空调?

热水袋、暖宝宝、电加热坐垫,被车主们戏称为冬日长续航温暖套装,电加热坐垫最受欢迎,许多车友群生生变成了拼团群。

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一位电动汽车车主介绍省电保暖“终极武器”

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电加热坐垫在车友圈热销

为什么电动车主盖被子开车也不敢开空调?

电动车博主@Emma雯展示车主如何过冬

去年,一位穿着羽绒衣开车的蔚来车主在网上火了,蔚来非常贴心,直接在官方APP里推出了鸭绒围巾、极暖抗寒保暖内衣等一系列主打保暖的衣物。

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有人心领神会地赞道:“终于有电动车厂出羽绒服周边了。”

为什么电动车主盖被子开车也不敢开空调?

开车要捧热水袋,穿羽绒服,只因为不敢开暖气,因为电动汽车一开暖气,续航没准能打五折。

电动汽车的冬季续航缩水问题,难道就没治了?

冬天是电动汽车跨不过去的坎

杭州一位车主,今年10月刚买了一辆蔚来ES8,天刚转冷,他就发现续航里程少了,于是进行了一次实测。

充电90%后,表显续航里程为374公里,车主在5-11℃的杭州市区开着29℃的暖风行驶了171公里,表显续航里程只剩下58公里,也就是说,续航能力至少打了5.5折。

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蔚来官方的里程计算器,也大大方方承认,冬季续航里程会大幅缩水:-10℃,以90公里时速行驶,在开启空调的状态下续航里程为266公里,比正常温度不开空调时至少缩减了25%。

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电动汽车冬季掉续航的问题,还引发过许多投诉维权行动。

今年1月,广汽新能源埃安S的深圳车主曾发起过一场集体维权,投诉厂家虚假宣传,续航里程在实际行车中减半。

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埃安S深圳车主因续航里程发起维权行动

今年11月,湖南也有多名购买广汽新能源埃安S的网约车司机,发起了关于续航问题的集体维权。

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湖南多名购买广汽新能源埃安S的网约车司机维权

他们表示,由于气温骤降,启用了暖风设备,续航里程与宣传的510公里严重不符,只能跑260公里左右,存在一半差距。

汽车质量投诉网上,北汽新能源EV、吉利帝豪系能源、奇瑞瑞虎3xe、长安逸动系能源、比亚迪唐等多款车型也在12月收到续航里程不足的投诉。

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车质网上12月有大量关于续航问题的投诉

冬季续航打折,几乎是所有电动车的通病。

有媒体在-20℃的温度环境中,对广汽新能源GE3 530、吉利帝豪GSe、比亚迪秦Pro EV500、蔚来ES8、日产轩逸·纯电、长安逸动EV460和荣威MARVEL X等多款主流电动车型,做了一次续航实测横评。

测试结果显示,实测续航比综合续航平均缩水一半以上。

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数据来源:新出行

国外也是一样,美国权威汽车测评机构美国汽车协会(AAA)在2019年发布的研究表明,温度下降到-6℃时,电动汽车的平均续航里程将减少41%。

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一开暖气续航里程少几十公里

续航里程缩水,是因为电动汽车的电池怕冷,开车的人也怕冷。

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电池放电过程,红色的为锂离子

低温环境会降低锂离子活性,同时让电解液变得粘稠甚至冻结,这就导致锂离子传导速度变慢,电池出现严重极化,充放电容量急剧降低。

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业内一直有一种说法,0℃到25℃内,气温每下降1℃,电池容量就会下降接近1%。

因此,为了对抗极寒地区低温,一些电动汽车都配备有低温电池预加热功能,其中最硬核的是威马EX5,北方车主甚至可以花9800元选装一套柴油加热系统。

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威马搭载柴油加热的第二代热管理技术

然而,最大的续航杀手,还是电动汽车的供暖系统。

加拿大一位大众高尔夫EV车主,在魁北克-3℃的冬季将空调设定在22℃,结果一瞬间,表显续航从177公里直接掉到了155公里。

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大众高尔夫EV开关空调后的续航变化

一位英国车主则在-6℃测试了现代Ioniq电动汽车,打开空调设定在19℃,195公里的表显续航一下掉到162公里,瞬间折损了30多公里。

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飘雪天气中的现代Ioniq续航为121英里(195公里)

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车主打开19℃的暖气后续航下降到101英里(162公里)

今年3月,挪威乘联会(NAF)针对20款电动汽车进行官方低温续航测试,包括特斯拉Model 3、大众高尔夫EV、奥迪E-Tron等热门车型,在同时开启21℃暖气和最低档座椅加热的情况下,这些车型冬季续航折损率平均约为WLTP续航里程的20%。

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为什么电动车主盖被子开车也不敢开空调?

挪威乘联会WLTP续航里程与实测续航里程对比

其中,特斯拉Model 3损失了28%的续航里程,雪佛兰Bolt折损了近30%,奥迪E-Tron和大众高尔夫EV表现较好,折损率为13%和11%。

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加拿大媒体也在关注冬季电动车使用情况

电阻加热费电热泵也不完美

为什么电动汽车开暖风这么费电,因为电机的能量转换效率高达90%以上,不像热效率只有40%的燃油发动机,可以直接利用发动机余热供暖。

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纯电动Smart开启空调

电动汽车热源有限,不足以满足供暖需求,因此通常需要额外加入PTC热敏电阻,PTC是一种电阻加热材料,通电后可以恒温发热,原理和热得快差不多。

PTC制热的缺点主要是费电。

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国外视频博主展示PTC加热单元

比如蔚来ES8刚上市时,安装了两个PTC加热器,负责前排暖风的PTC额定功率为5.5千瓦,后排为3.7千瓦,若两个PTC满负荷工作,一小时就要消耗9.2度电,而蔚来ES8动力电池总容量为70度,也就是说,一个小时就要消耗10%的电能。

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由于大量车主反映ES8冬天续航至少掉一半,上车不敢开暖风,蔚来在ES8改款时,用热泵空调系统替换了PTC加热器。

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热泵空调原理

热泵空调利用蒸发吸热、液化放热的热力学原理,可以将冷空气中的热量吸收传递到工质(制冷剂)中,再通过压缩升温,将高温工质通过冷凝器和车内空气进行换热,从而实现暖风功能。

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电动汽车上热泵空调系统

热泵空调得到的热量,为消耗电能与吸收低位热能之和,因此在获取相同制热效果时,比PTC制热消耗的电力更少。

就像家用电器上都有COP(能效比)标签,能效比越高,节能效果越好,而理论上PTC制热的COP只有1,而热泵系统的COP最低也高于1,实际使用一般在2-4之间。

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高尔夫EV搭载的热泵空调系统

也就是说,相同能耗下,热泵系统产生的热量是PTC制热的2-4倍。

热泵系统的缺点在于,工作效率容易受极端低温影响,天气越冷,效率越低,比如在-30℃时COP为1,与PTC制热相当。

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当然,电动汽车厂家不愿意用热泵系统,最关键的原因还是太贵,一套热泵系统的成本是传统汽车空调的3-4倍。

特斯拉又贡献了创新方案

目前,解决冬季续航问题的最佳方案,还是来自特斯拉。

电动汽车的热管理系统,包含了空调制冷系统、采暖系统、电机冷却系统和电池组热管理系统,特斯拉为了解决冬季续航问题,重新设计了一整套热管理系统,建造了一个“大脑”来统筹整个热管理系统的运转。

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这个大脑,就是一个名叫Superbottle的八向控制阀。

通常,汽车热泵系统采用四向换向阀满足环境热源和车内的热交换,而特斯拉之所以采用更复杂的八向控制阀,是因为需要整合更多热源。

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八向控制阀

在加热模式下,特斯拉会通过电机废热为电池组加热,电机废热不够用,就将电机堵转发热,最高功率可达7千瓦,此外,特斯拉还会收集动力电池组废热,加上传统热泵的外部空气热源,如此复杂的热管理,都是通过八向控制阀电控调节液路流向实现。

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特斯拉热管理系统示意图

而且,特斯拉还可以通过监测外部环境温度、电机系统温度、电池组温度和座舱温度,综合所有热源在不同工况下的最佳效率,用多达12种模式为整车供热,其中仅座舱供暖方式就有四种。

最早使用这套整车热管理系统的车型是特斯拉Model Y。

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Model Y

在Model Y上,PTC制热仅是辅助手段,采用单独的12V蓄电池供电,气温一旦上升到-10℃-10℃之间,就会采用混合制热模式,COP就在1-2之间,达到2就意味着能比PTC制热省下一半的电;当气温超过10℃,完全采用热泵空调,COP将达到1.5-5,最多能节省80%的电量。

可以说,特斯拉通过统筹利用热量,大幅降低了电池能耗。

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就连马斯克都曾表示,Model Y的热泵系统,是他这一段时间内看到的最好的工程。

目前,特斯拉已经为2021款Model 3增加了热泵系统,评测显示,相比没有热泵系统的2019款Model 3,新车型的COP高了足足三倍。

这也难怪,国内很多想要入手特斯拉的准车主,眼下都成了“等等党”,没有热泵的Model 3,还是让人心里没底。

参考资料:

AP News:AAA:Cold weather can cut electric car range over 40 percent

C&EN:Rechargeable battery weathers extreme cold conditions

Mortons on the Move:Do Lithium Batteries Fail In Cold Weather?

Wired:Why Electric Cars Struggle in the Cold—and How to Help Them

撰文:张超、黄天然

出处:头条号 @敲黑板

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