對于電動汽車市場而言,被關注最多的就是電池在使用中出現的各種問題。尤其是在北方寒冷的冬季,傳統電池在低溫環境下續駛里程遠遠低于標稱里程,在開暖風的狀況下掉電情況則更加嚴重。2019年美國汽車協會(AAA)在模擬標準的嚴寒環境下,對美國市場上熱銷的包括寶馬、特斯拉在內的5款純電動車型進行了嚴格的冬季續航測試,研究顯示測試車輛平均續航里程減少41%。因此,極寒環境對于純電動汽車來說,是一直以來的痛點和技術瓶頸。

5輛電動車型測試結果,圖片來源:美國汽車協會(AAA)

新能源車輛寒冷環境下續航成為了亟待解決的問題

新能源汽車之所以在冬季出現續航的問題,主要是因為電池在低溫環境下,電芯活性降低,導致電池容量降低、最大輸出功率降低,使得新能源汽車的續航以及提速大大降低。如何在低溫環境下讓電池正常穩定工作,成為了解決這一問題的關鍵。而這一問題的解決,也將對新能源汽車行業產生重大影響。

1月19日,由北理工牽頭、北汽新能源和北汽福田參與的市科委“面向冬奧環境的純電動汽車關鍵技術開發及示范應用”項目在中汽協牙克石試驗場再次進行極寒環境下的車輛測試。該項目研究主要為提升低溫環境下純電動汽車的整體性能,優化整車在低溫環境下的安全控制策略,提升純電動汽車在低溫環境下的能量效率,并徹底解決純電動汽車在嚴寒環境中的用車瓶頸。

牙克石位于內蒙古自治區呼倫貝爾市,冬季漫長寒冷,素有中國雪鄉之稱。牙克石冬季歷史最低溫度為-52℃,每年一月份平均氣溫低至-31℃左右,通常清晨溫度低至-35℃。極低的溫度、嚴苛的環境,卻是北汽新能源選擇在牙克石進行極寒性能測試的理想場地。

測試從凌晨5:30開始,此時溫度計顯示當地氣溫超過零下-30度,無論是技術人員、工作人員,還有參加活動的媒體記者都全副武裝穿上了厚重的棉服羽絨服。此時北汽新能源和北汽福田的測試車輛在順利成功啟動后一直保持穩定運行,電池系統以7℃/min持續升溫,直至電池正常的工作溫度20°。從而確保整車續航里程與正常環境下基本匹配。整個挑戰試驗過程相當順利,挑戰成功。

一同到現場參加實驗的中國工程院院士、北京理工大學教授孫逢春院士表示:本次極寒測試的成功,標志著中國新能源汽車在全氣候電池、低溫增焓空調、全氣候整車控制三項核心關鍵技術方面處于世界領先水平,為新能源汽車突破嚴寒禁區奠定了堅實的技術基礎。未來新能源汽車將無懼超低溫嚴寒,并且能夠保持與常溫狀態下幾乎相同的續駛里程。

多項技術解決寒冷環境下續航問題

北汽新能源技術研發團隊積極探索、逐個突破,最終研發出一系列極寒技術,出色地解決了超低溫環境下普遍的續航和充放電問題。

首先,考慮到普通用戶在冬季夜晚低溫環境下停放8-12小時的使用狀態,北汽新能源研發出電池保溫技術。這項技術通過保溫隔熱材料切斷了電池和外部環境的熱量交換以及電池內部的熱量傳導,大幅降低了電芯的熱量喪失速度。如此一來,電池系統在-10℃低溫環境下,在用戶經過一夜“冷凍”后,第二天開車的時候,電池系統依然可以保持在相對適宜的工作溫度之內,改善了電池容量、放電功率的特性。

此外,北汽新能源通過對電芯特性的精確研究和基于大數據的分析,開發了智能充電保溫技術。每當車輛連接到充電樁進行充電的時候,系統會先行判斷電池系統的溫度,當溫度低于適宜溫度時,充電樁的電流會先給電池預熱,加熱到適宜溫度時再進行充電。這樣電池可在最大限度下將電充滿,并隨時滿足車輛駕駛條件。電池在充滿電后,只要在充電樁上繼續連接,系統也會實時監測電池溫度,并可使用充電樁的電量在溫度過低時繼續為電池加熱。

同時,針對車輛在低溫環境下行駛比普通環境下散熱快的痛點,北汽新能源研發團隊進一步聯合開發了獨家速加熱技術,在低溫環境下久置的車輛,能夠以2℃/min的速度對電池系統進行升溫,確保電池工作在適宜的溫度區間,通過這樣的方式,電池系統得到了更高的充電效率和低溫續航里程,預計達到常溫續航里程的90%,從而也將進一步提高了動力電池循環壽命。該技術未來將運用到北汽新能源的新產品上。

除此以外,北汽新能源開發的智能回收與超低溫熱泵空調技術,也為冬季續駛里程提升做出了重要貢獻。

此次挑戰的成功充分證明了超低溫動力電池系統在極端低溫環境下的可靠性和穩定性,鞏固了北汽在純電動車研發的領先地位,展示了中國新能源汽車行業在技術開發研究上的突破和進展。依托北汽新能源針對極寒環境一系列技術的開發及其背后的實踐思路,北汽新能源汽車還將行至更遠,為新能源汽車在全球的普及和車型的豐富做出貢獻。