多方協(xié)同，營造新能源汽車產(chǎn)業(yè)良好生態(tài)

進入冬季，特別是在我國寒冷的北方，電動汽車用戶經(jīng)常會抱怨車輛的續(xù)航里程較表顯有大幅衰減，在某種程度上加劇了用戶的“續(xù)航焦慮癥”。為了更好地摸底電動汽車冬季使用出現(xiàn)的電耗增加等問題成因和領(lǐng)先企業(yè)的應(yīng)對策略及建議，中國汽車工業(yè)協(xié)會對典型的整車和動力電池企業(yè)進行了調(diào)研，汽車縱橫全媒體在整理企業(yè)反饋結(jié)果和采訪行業(yè)專家的基礎(chǔ)上，整理成文，供電動汽車行業(yè)企業(yè)參考，目的是為我國電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展尋找有效對策，促進新能源汽車產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

電動汽車在低溫環(huán)境下行駛，除了面臨續(xù)航里程大幅衰減外，還容易出現(xiàn)動力性明顯不足、駕駛體驗差等，整車性能明顯“縮水”，影響了用戶在冬季的駕駛體驗。究其原因，電動汽車在冬季續(xù)航里程大幅衰減主要是因為電耗增加，而冬季用車導(dǎo)致能耗增加并非電動汽車的“專利”，傳統(tǒng)燃油汽車也同樣面臨這一問題，發(fā)動機冷啟動時會加大噴油量達到熱機狀態(tài)，因此也會使得冬季使用時油耗顯著增加。只不過因為二者的計算和顯示能量的邏輯不同，因此車主在冬季使用傳統(tǒng)燃油汽車時的感受并沒有使用電動汽車那樣明顯。此外，電動汽車在冬季使用時電耗顯著增加也并非只出現(xiàn)在中國，在寒冷的北歐地區(qū)同樣如此。因此，提升電動汽車的低溫性能是世界范圍內(nèi)一直以來要攻克的共性難題。

為了更好地幫助行業(yè)改善電動汽車低溫性能，提升用戶的冬季駕駛和用車體驗，助力我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展，中國汽車工業(yè)協(xié)會向幾家典型的新能源汽車代表性企業(yè)進行了調(diào)研，幾家整車企業(yè)和電池供應(yīng)商第一時間做了積極反饋。資料分析了電動汽車在冬季使用時出現(xiàn)問題的原因，給出了企業(yè)相應(yīng)的技術(shù)解決方案，并針對提升整車在冬季的性能表現(xiàn)、提升用戶駕駛體驗等給出了切實的建議。

冬季用車?yán)m(xù)航里程大幅衰減的成因分析

1、電池化學(xué)性質(zhì)和材料物理特性所決定的

無論是三元鋰電池，還是磷酸鐵鋰電池，在低溫工作都會出現(xiàn)續(xù)航里程縮短，這是由其電化學(xué)性質(zhì)和材料物理學(xué)特性所決定的。在寧德時代提交的資料中，分析了造成低溫時電動汽車?yán)m(xù)航里程快速衰減的成因。鋰離子電池在低溫時內(nèi)阻增大，活性降低，充放電功率明顯下降（如-25℃和5℃相比，充電能力下降超過80%，放電能力下降超過85%），且低溫充電易發(fā)生負極析鋰，嚴(yán)重影響電池壽命和安全。為保護電池，電池管理系統(tǒng)（BMS）控制策略會嚴(yán)格限制低溫下電池工作邊界，造成低溫條件下整車性能明顯下降，成為用戶的“痛點”。另外，目前整車?yán)m(xù)航里程公告數(shù)據(jù)，測試依據(jù)是國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18386-2017《電動汽車能量消耗率和續(xù)航里程試驗方法》，該標(biāo)準(zhǔn)只有室溫（20～30℃）下的NEDC工況（新歐洲駕駛周期，是歐洲的續(xù)航測試標(biāo)準(zhǔn)，工信部在對純電動汽車的綜合里程進行測試時，采用NEDC測試標(biāo)準(zhǔn)）和等速工況測試，無論是測試溫度還是測試工況都比實際條件簡單溫和，進一步加大了用戶對續(xù)航里程衰減的抱怨。

寧德時代：加強前沿技術(shù)研發(fā)，提升動力電池性能

上汽新能源在資料中指出，低溫對動力電池性能的影響很大，-20℃時動力電池僅能輸出60%左右的電量。與傳統(tǒng)燃油汽車相比，純電動汽車的電子電氣系統(tǒng)更加復(fù)雜，大部分零部件都有其最佳的工作溫度范圍，如動力電池對溫度高度敏感，高效的工作溫度為10～30℃，高低溫環(huán)境需要對電池包溫度進行調(diào)節(jié)，需對應(yīng)給電池包提供或帶走一定熱量。

2、低溫時車內(nèi)加熱設(shè)備的使用導(dǎo)致電耗增加

電動汽車在冬季使用時，駕駛室空調(diào)需要消耗相當(dāng)電量，導(dǎo)致電耗快速上升。上汽新能源在解釋溫度對動力電池性能的影響時提到，一般加熱器件的功率為3～4 kW，車輛每行駛1小時耗電3～4 kWh，純電動汽車電量為35 kWh以上，一般空調(diào)能耗占比在20%左右。由于動力電池在低溫下輸出能量大幅降低，同時又增加了空調(diào)、加熱座椅及大燈等加熱設(shè)備的使用，用戶會明顯感覺到續(xù)航里程大幅降低，掉電速度加快。據(jù)中國汽車技術(shù)研究中心發(fā)布的資料顯示，造成冬季影響電動汽車?yán)m(xù)航里程的關(guān)鍵原因是室外溫度+空調(diào)。試驗結(jié)果顯示，在室外-7℃、車內(nèi)22℃的情況下，車輛平均續(xù)航里程下降39%，一些不具備電池溫控系統(tǒng)的微型車甚至?xí)陆?0%。

造車新勢力的頭部企業(yè)蔚來汽車在提交的資料中指出，冬季開啟空調(diào)對電動汽車的續(xù)航里程產(chǎn)生極大的影響。在電動汽車中，制熱功能多由PTC加熱器實現(xiàn)，其本質(zhì)上是通過電流的焦耳效應(yīng)實現(xiàn)制熱，效率較低（0.8～0.95之間）。冬季駕駛艙的環(huán)境控制負荷更大，因此冬季開啟空調(diào)將會導(dǎo)致電動汽車的續(xù)航里程大幅下降（近50%），嚴(yán)重影響電動汽車在冬季的使用。

3、不同的駕駛習(xí)慣直接影響續(xù)航里程

與傳統(tǒng)燃油汽車一樣，駕駛習(xí)慣也是影響動力電池冬季性能表現(xiàn)和續(xù)航里程不容忽視的重要因素之一。冬季清晨，電動汽車整體處于低溫狀態(tài)，車輛行駛初期滿負荷運轉(zhuǎn)，造成電耗較快，直接體現(xiàn)為電動汽車?yán)m(xù)航里程快速縮短，待車輛行駛一段時間后，汽車耗電量會趨于平穩(wěn)。同時，電動汽車用戶的加速踏板操作習(xí)慣還未形成，常以傳統(tǒng)燃油汽車的駕駛習(xí)慣來駕駛電動汽車，而電機扭矩響應(yīng)為0.2秒（發(fā)動機為1.8秒）遠快于傳統(tǒng)燃油汽車駕駛員的預(yù)期，容易給人留下車速難控制的感覺，并且電耗會大幅提高。因此，在寒冷冬季使用電動汽車時，駕駛員應(yīng)該養(yǎng)成良好的駕駛習(xí)慣，比如，平穩(wěn)駕駛，避免急加速、急減速，根據(jù)表顯電量提前規(guī)劃好行駛線路等，盡量使電量發(fā)揮最大作用。良好的駕駛習(xí)慣有助于提升電動汽車性能，延長低溫條件下的續(xù)航里程。

當(dāng)然，導(dǎo)致電動汽車冬季續(xù)航里程縮短的原因還有很多，包括整車低溫設(shè)計、充電時間長和低溫下無法充滿電等。

提升電動汽車低溫性能的應(yīng)對策略及建議

事實上，電動汽車在冬季使用時性能下降、續(xù)航里程大幅衰減并非最近一兩年才出現(xiàn)的新問題。很多整車、電池企業(yè)和研究機構(gòu)等多年前就開始尋找解決方案，現(xiàn)有的解決方案主要是通過外部加熱提高電池溫度，加熱方式有熱敏電阻（PTC）、加熱膜或液冷系統(tǒng)。由于電池體積和熱阻大，外部加熱速率低（0.2～0.5℃/min），但相較于熱泵效果并不理想。

為了更好地解決這一“痛點”，寧德時代提出了一種電池內(nèi)部快速自加熱技術(shù)。其主要原理是對電池進行大電流脈沖充放電，利用電池自身內(nèi)阻對電池加熱，通過調(diào)節(jié)脈沖占空比調(diào)節(jié)加熱電流大小。該方案幾乎不增加成本，且完全自主創(chuàng)新，已在國內(nèi)外申請了60余篇專利。實測表明該方案可在15min之內(nèi)將電池包從-25℃加熱到5℃，容量損失6%，放電能力提高7倍，充電能力提高5倍，與其他加熱方案相比，該方案的綜合性能更優(yōu)。

蔚來汽車提出，研發(fā)耐低溫電池是解決冬季續(xù)航里程下降較為根本的辦法，主要方向包括改善電解液低溫性能與全天候電池，但目前仍處于實驗階段。此外，高效的熱管理系統(tǒng)是當(dāng)前最可行的冬季增加續(xù)航里程的解決方案。蔚來汽車還提到，除了在技術(shù)上優(yōu)化電芯低溫性能、提升電池充放電能力外，多樣化的補能設(shè)施也是解決當(dāng)前低溫充電問題的重要手段。蔚來汽車通過家用慢速充電樁、20 kW直流充電樁、超級充電樁、移動充電車和換電站等補能產(chǎn)品，目前已基本覆蓋各用車場景，持續(xù)為用戶提供“加電比加油更方便”的補能體驗。

蔚來汽車：多樣化的補能設(shè)施是解決當(dāng)前低溫充電問題的重要手段

特斯拉在呈交的資料中表示，公司高度重視電動汽車低溫使用問題，“正采用技術(shù)手段和宣傳引導(dǎo)兩方面的綜合措施，提升電動汽車低溫行駛性能，不斷改善用戶體驗”。在技術(shù)手段方面，主要包括車輛表顯續(xù)航里程接近于真實使用狀態(tài)、電池?zé)峁芾砑夹g(shù)保障電池性能、軟件升級提升磷酸鐵鋰電池精準(zhǔn)估算、引入熱泵技術(shù)降低冬季能耗，以及智能互聯(lián)直流快充系統(tǒng)保持充電速度等。

特斯拉認為，從長期來看，通過持續(xù)投入先進電池技術(shù)的研發(fā)解決冬季用車出現(xiàn)的性能下降及續(xù)航里程縮水等問題。新的電池技術(shù)有助于進一步降本增效、提升純電動汽車性能和續(xù)航能力。特斯拉公布的最新電池技術(shù)包括全新尺寸的4680無極耳電池，選用儲能效果更好的生硅材料重新開發(fā)電芯負極，采用不含鈷的高鎳正極材料，建造全新電芯工廠，以及開發(fā)出一種全新的車身架構(gòu)，將電池包設(shè)計為車身結(jié)構(gòu)件，將電池包和車身前后部一體化成型。這一車身架構(gòu)將提升14%的續(xù)航里程，將整體結(jié)構(gòu)減重10%，并減少370個零件。

特斯拉：從長期來看，通過持續(xù)投入先進電池技術(shù)的研發(fā)解決冬季用車出現(xiàn)的性能下降及續(xù)航里程縮水等問題

上汽新能源則認為，低溫地區(qū)適合推廣插電式混合動力汽車和燃料電池汽車。插電式混合動力汽車的空調(diào)采用發(fā)動機供熱，溫度到設(shè)定值后，發(fā)動機會自動關(guān)閉，可利用余熱繼續(xù)供暖，不需要長時間開啟發(fā)動機，以降低排放和能耗。燃料電池汽車由于燃料電池工作點在70℃左右，發(fā)出的大量熱量可以確?？照{(diào)和其他需要供暖的部件，同時大幅提高燃料電池的能量利用率，最高可達80%左右。上汽新能源有40輛FCV80燃料電池汽車在遼寧推廣示范，那里全年有5個月低溫天氣，其中2個月為低于-20℃的極寒天氣，所有車輛均能夠正常運營，而純電動汽車則基本無法使用。

上汽新能源：40輛FCV80燃料電池汽車在遼寧推廣示范應(yīng)用，在極寒天氣下仍可以正常運營

多方協(xié)同，營造新能源汽車產(chǎn)業(yè)良好生態(tài)

2020年是中國汽車史上極不平凡的一年，新冠疫情對全球汽車制造業(yè)造成了巨大沖擊。根據(jù)最近各國最新發(fā)布的2020年汽車銷量數(shù)據(jù)來看，中國是汽車產(chǎn)業(yè)惟一保持總體穩(wěn)定發(fā)展的國家。2020年我國新能源汽車市場逆勢增長，銷量完成136.7萬輛，同比增長10.9%，這一成績來之不易。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會預(yù)計，2021年我國新能源汽車市場同比增長將保持在40%左右。新能源汽車產(chǎn)業(yè)體系和配套設(shè)施也日趨完善，根據(jù)中國充電聯(lián)盟充換電統(tǒng)計數(shù)字顯示，截至2020年11月，我國各類充電樁保有量近160萬個，充電站共有45219座，換電站有535座，已建成約4.9萬公里的高速公路快充網(wǎng)絡(luò)。我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)正進入加速發(fā)展的新階段。

工信部高度重視電動汽車低溫使用問題，這關(guān)乎產(chǎn)業(yè)發(fā)展和廣大消費者切身利益。2021年1月10日，“工信微報”顯示，1月8日工信部副部長辛國斌主持召開了電動汽車低溫使用問題研討會，與整車和動力電池企業(yè)、高校、研究機構(gòu)等近30名代表進行交流討論，詳細了解實際情況，組織研究解決措施。作為政府主管部門，工信部將進一步加強監(jiān)管，組織有關(guān)單位制定電動汽車技術(shù)規(guī)范，加快推廣應(yīng)用中國工況，明確低溫環(huán)境產(chǎn)品性能和技術(shù)要求，加強產(chǎn)品準(zhǔn)入和生產(chǎn)一致性檢查。辛國斌還強調(diào)指出，本著“以人民為中心”的根本出發(fā)點，汽車企業(yè)要加強售后服務(wù)，及時解決用戶訴求，行業(yè)機構(gòu)要加強科普宣傳，引導(dǎo)消費者正確使用電動汽車。整車和電池企業(yè)應(yīng)進一步加強技術(shù)攻關(guān)，提升電動汽車低溫行駛性能，改善用戶體驗，高校和研究機構(gòu)要加強基礎(chǔ)共性技術(shù)研究，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有力支撐。

結(jié)語

營造新能源汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的良好生態(tài)需要行業(yè)上下齊心協(xié)力。作為政府與企業(yè)、企業(yè)與企業(yè)溝通的橋梁與紐帶，中國汽車工業(yè)協(xié)會本著維護汽車行業(yè)的整體利益，促進中國汽車工業(yè)、特別是新能源汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展這一理念，積極引導(dǎo)廣大電動汽車整車企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計、技術(shù)研發(fā)方面不斷下功夫，并與終端消費者保持信息透明，及時解決終端用戶的訴求，改善用戶駕駛體驗；引導(dǎo)電池制造商加強前沿技術(shù)攻關(guān)，提升電池在不同溫度下的性能；呼吁科研機構(gòu)加強電動汽車相關(guān)的基礎(chǔ)共性技術(shù)的研究；同時，還呼吁廣大用戶應(yīng)理性客觀地看待電動汽車冬季續(xù)航里程衰減的現(xiàn)象，在冬季用車時應(yīng)該養(yǎng)成良好的駕駛習(xí)慣，這也將有助于進一步緩解冬季使用出現(xiàn)的續(xù)航里程大幅衰減等問題。

發(fā)展新能源汽車已經(jīng)在全球范圍內(nèi)形成共識，無論是各國政府還是各大整車和動力電池供應(yīng)商均對此高度重視并寄予厚望。發(fā)展新能源汽車是我國解決能源和環(huán)保問題，提升科技自主創(chuàng)新能力和汽車產(chǎn)業(yè)國際競爭力的重要途徑。我們必須認識到，新能源汽車市場化是一個漸進的過程，在大規(guī)模進入市場化推廣階段之前，必然面臨很多“痛點”，比如整車制造成本偏高、續(xù)航里程焦慮、環(huán)境耐受性較弱、充電時間長和安全性有待提高等。整車和動力電池供應(yīng)商要高度重視，認真研究，要解決好這些問題，前沿技術(shù)的創(chuàng)新與突破是最大抓手。同時，廣大消費者也應(yīng)該養(yǎng)成良好的駕駛習(xí)慣和用車習(xí)慣，營造更為和諧的新能源汽車用車環(huán)境。“官-產(chǎn)-學(xué)-研-用”多方高效聯(lián)動，共同助力我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

原文標(biāo)題：多方聯(lián)動，營造電動汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的良好生態(tài)

文章出處：【微信公眾號：汽車工程師】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

責(zé)任編輯：haq