对于电动汽车市场而言,被关注最多的就是电池在使用中出现的各种问题。尤其是在北方寒冷的冬季,传统电池在低温环境下续驶里程远远低于标称里程,在开暖风的状况下掉电情况则更加严重。2019年美国汽车协会(AAA)在模拟标准的严寒环境下,对美国市场上热销的包括宝马、特斯拉在内的5款纯电动车型进行了严格的冬季续航测试,研究显示测试车辆平均续航里程减少41%。因此,极寒环境对于纯电动汽车来说,是一直以来的痛点和技术瓶颈。

5辆电动车型测试结果,图片来源:美国汽车协会(AAA)

新能源车辆寒冷环境下续航成为了亟待解决的问题

新能源汽车之所以在冬季出现续航的问题,主要是因为电池在低温环境下,电芯活性降低,导致电池容量降低、最大输出功率降低,使得新能源汽车的续航以及提速大大降低。如何在低温环境下让电池正常稳定工作,成为了解决这一问题的关键。而这一问题的解决,也将对新能源汽车行业产生重大影响。

1月19日,由北理工牵头、北汽新能源和北汽福田参与的市科委“面向冬奥环境的纯电动汽车关键技术开发及示范应用”项目在中汽协牙克石试验场再次进行极寒环境下的车辆测试。该项目研究主要为提升低温环境下纯电动汽车的整体性能,优化整车在低温环境下的安全控制策略,提升纯电动汽车在低温环境下的能量效率,并彻底解决纯电动汽车在严寒环境中的用车瓶颈。

牙克石位于内蒙古自治区呼伦贝尔市,冬季漫长寒冷,素有中国雪乡之称。牙克石冬季历史最低温度为-52℃,每年一月份平均气温低至-31℃左右,通常清晨温度低至-35℃。极低的温度、严苛的环境,却是北汽新能源选择在牙克石进行极寒性能测试的理想场地。

测试从凌晨5:30开始,此时温度计显示当地气温超过零下-30度,无论是技术人员、工作人员,还有参加活动的媒体记者都全副武装穿上了厚重的棉服羽绒服。此时北汽新能源和北汽福田的测试车辆在顺利成功启动后一直保持稳定运行,电池系统以7℃/min持续升温,直至电池正常的工作温度20°。从而确保整车续航里程与正常环境下基本匹配。整个挑战试验过程相当顺利,挑战成功。

一同到现场参加实验的中国工程院院士、北京理工大学教授孙逢春院士表示:本次极寒测试的成功,标志着中国新能源汽车在全气候电池、低温增焓空调、全气候整车控制三项核心关键技术方面处于世界领先水平,为新能源汽车突破严寒禁区奠定了坚实的技术基础。未来新能源汽车将无惧超低温严寒,并且能够保持与常温状态下几乎相同的续驶里程。

多项技术解决寒冷环境下续航问题

北汽新能源技术研发团队积极探索、逐个突破,最终研发出一系列极寒技术,出色地解决了超低温环境下普遍的续航和充放电问题。

首先,考虑到普通用户在冬季夜晚低温环境下停放8-12小时的使用状态,北汽新能源研发出电池保温技术。这项技术通过保温隔热材料切断了电池和外部环境的热量交换以及电池内部的热量传导,大幅降低了电芯的热量丧失速度。如此一来,电池系统在-10℃低温环境下,在用户经过一夜“冷冻”后,第二天开车的时候,电池系统依然可以保持在相对适宜的工作温度之内,改善了电池容量、放电功率的特性。

此外,北汽新能源通过对电芯特性的精确研究和基于大数据的分析,开发了智能充电保温技术。每当车辆连接到充电桩进行充电的时候,系统会先行判断电池系统的温度,当温度低于适宜温度时,充电桩的电流会先给电池预热,加热到适宜温度时再进行充电。这样电池可在最大限度下将电充满,并随时满足车辆驾驶条件。电池在充满电后,只要在充电桩上继续连接,系统也会实时监测电池温度,并可使用充电桩的电量在温度过低时继续为电池加热。

同时,针对车辆在低温环境下行驶比普通环境下散热快的痛点,北汽新能源研发团队进一步联合开发了独家速加热技术,在低温环境下久置的车辆,能够以2℃/min的速度对电池系统进行升温,确保电池工作在适宜的温度区间,通过这样的方式,电池系统得到了更高的充电效率和低温续航里程,预计达到常温续航里程的90%,从而也将进一步提高了动力电池循环寿命。该技术未来将运用到北汽新能源的新产品上。

除此以外,北汽新能源开发的智能回收与超低温热泵空调技术,也为冬季续驶里程提升做出了重要贡献。

此次挑战的成功充分证明了超低温动力电池系统在极端低温环境下的可靠性和稳定性,巩固了北汽在纯电动车研发的领先地位,展示了中国新能源汽车行业在技术开发研究上的突破和进展。依托北汽新能源针对极寒环境一系列技术的开发及其背后的实践思路,北汽新能源汽车还将行至更远,为新能源汽车在全球的普及和车型的丰富做出贡献。