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一一探究!冬季純電動車續航存在某種問題或陰謀有哪些?熱管理系統到底有何用?

冬季低溫狀态下電動車的續航隻有标稱續航的50%是常态,近日懂車帝的冬季純電動車測試也證明了這一點。在-20℃的極端測試溫度下,40台測試車中最終隻有10台能跑到标稱續航50%以上。而在北方冬季日常使用環境中,實際純電動車使用者一般也隻能開出50%-60%的續航裡程,是以冬季續航焦慮依然困擾着純電車車主。在電池技術沒有革命性突破的前提下,如何解決冬季裡程縮短的問題就成了車企們重點攻關的領域。

一一探究!冬季純電動車續航存在某種問題或陰謀有哪些?熱管理系統到底有何用?
一一探究!冬季純電動車續航存在某種問題或陰謀有哪些?熱管理系統到底有何用?

影響電動車冬季續航的兩大因素

解決問題之前先分析一下問題,是什麼導緻了純電動車的冬季裡程下降。目前來看主要原因有兩個:锂電池低溫下性能降低;車上的加熱裝置使能耗增加。

目前純電動車普遍使用锂電池作為動力源,低溫下電池内部的電解液導電率、負極SEI膜導電率、化學反應速率都會降低,最終的表象是電池的容量和充放電性能明顯降低。應對電解液低溫當機的方法也很簡單,給電池加熱。這就引出了下一個問題,能耗增加。

電動車在冬季有許多因加熱需求而消耗電能的部件,包括電池保溫、車内暖風、座椅加熱、方向盤加熱。而車上的電池隻有一塊,所有這些用電器都是在和續航裡程搶電能。

在極端環境下,因以上兩個因素損失的電能會達到電池總容量的50%甚至更多。保障低溫環境下的續航裡程就成了目前電動車企業急需攻克的重要難題之一。那麼頭部電動車企業都是怎麼做的呢?

用高效熱管理系統攫取熱量

在懂車帝冬季測試中表現出色的10款車有一個共性,它們都擁有一套出色的熱管理系統。打個比方,熱管理系統就如同一個精打細算的賬房,他把全車的每一點熱量都收集起來,用到需要的地方,例如電機行駛時産生的熱量被傳導至車内給電車和車艙升溫、其它大功率用電器産生的額外熱量也被收集并利用。此外,優秀的熱管理系統還有一個共同特性:熱泵空調。

絕大部分電動車的加熱元器件是PTC闆,它就是一個電熱元器件,就像吹風機,通過消耗電能産生熱量,特點是用多少電就産生多少熱,效率比較低。熱泵則是從外界環境中攫取熱量,隻要不是在-273℃的絕對零度中,它就能獲得熱量。熱泵是基于熱力學第二定律設計的,它能将低溫環境中的熱量轉移到高溫環境中,也就是說它能從氣溫處于零下的環境中提取熱量并輸送到溫度在20℃以上的車内,讓外界變得更冷、車内變得更暖。由于熱泵并不直接産生熱量,它隻是在搬運熱量,是以它的能耗隻有PTC闆的一半不到。是以熱泵空調就成了電動車挽救冬季續航裡程的重要道具,但因其造價很高,特斯拉和保時捷Taycan都是選裝件。即便如此,熱泵空調也并非完美無缺,其工作原理意味着外界溫度越低,它能攫取的熱量就越少,工作效率也就随着溫度的降低而降低。在極低溫度下反倒是PTC闆的效率高了起來。

有沒有一套熱管理系統能做到兼顧二者優點?這就要提到HiPhi X那套複雜的熱管理系統了。

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消除短闆的HiPhi X熱管理系統

從HiPhi X所用的熱管理系統原理圖上看,它的核心是一套間接式水媒體熱泵,這套熱泵從外界環境、動力電池、電機系統中擷取熱能再通過車内水循環系統傳遞至動力電池和車艙。此外,它還有一套PTC輔助熱源,在極低溫度下PTC産生的熱量直接供給電池和車艙。在熱管理系統的統籌管理下,熱泵和PTC協調工作在效率最高的狀态下。

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從設計結構上看,HiPhi X這套熱管理系統可謂不計成本,其複雜度在純電動車中名列前茅。理論歸理論,這套系統在實際應用中的表現如何?

暖風比燃油車來得還快

衡量一套熱管理系統好不好,我最直覺的感受來自于暖風需要用多長時間才能讓車裡暖和起來。以實際經驗來講,最近的北京白天氣溫在4-5℃左右,夜間低至-4℃左右,在這樣的氣溫下一台燃油車停一夜之後,車艙溫度要達到16℃以上的舒适溫度至少需要8-10分鐘,而且還得先在熱車階段忍耐1、2分鐘的寒冷,等水溫升高之後再開暖風,否則水溫上不來,暖風開了也是刺骨的涼風。而在同樣的情況下,HiPhi X實際上隻用了5、6分鐘左右車裡就已經暖和起來,暖風來得比燃油車還快。如果是在行駛狀态下,那麼升溫速度會更快。HiPhi X使用了比較複雜的雙水路設計,電池和電機系統的冷卻水路與熱泵的水路通過一個熱交換器交聯,行駛和充電過程中能快速把動力系統的餘熱導入車艙變為暖風。

值得一提的是,HiPhi X并不存在“熱車”這個概念,在接入充電槍的狀态下熱管理系統會利用充電樁的外部電源給電池預熱并保溫。隻要通過手機APP就可以預設出行時間,車輛會在出行前自動将車艙溫度提升至舒适溫度。同時也優先保持了電池電量、相當于間接增加了整車的續航裡程。

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每年都去牙克石的電動車,保持8成的冬季續航

我手裡這台高合HiPhi X的标稱續航為550公裡(NEDC工況),夏季使用狀态下一般能開出450公裡左右的實際續航。在北京冬季的用車環境中續航裡程大概維持在380公裡左右,相當于标稱續航的7成。相比之下,同樣環境中我所開過的其它電動車大部分續航在5-6折左右,可見高合這套不計成本的熱管理系統确實行之有效。

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回到懂車帝的冬季測試資料,在牙克石-20℃的溫度下,HiPhi X抛出了291.2公裡的實際續航,續航達成率是52.95%,這是一個相當不錯的成績。其實HiPhi X獲得這樣的成績并不意外,因為牙克石是它很熟悉的地方。

2020年和2021年,HiPhi X已經兩次在牙克石進行冬季極寒工程測試,收集了大量的低溫測試資料。而續航隻是低溫測試中的一小部分,其它還有低溫耐久度、低溫可靠性、冰面失穩、雪地動态性能,甚至是車門破冰能力等等項目的測試。可見高合很看重車輛在低溫環境下的表現。

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寫在最後

做好高端電動車很難,因為高端并非堆砌技術和配置,這些都隻是表象,再好的技術不能解決實際問題就隻是擺設。真正的高端是通過解決問題和痛點為使用者創造更多價值,是以從使用者的角度出發是創造高端的根本。丁磊曾經對團隊說:“你這個部門如果不是直達使用者的,或者沒有直達使用者的點的話,那你這個部門要考慮重構,你說你的業務當中沒有一個點跟使用者有關聯的,那你這個部門要重構,我要麼把你撤了,要麼把你并掉。” 由此可見,對于高端這個概念,高合是有深刻了解的。

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HiPhi X是這種了解的具象表達,這種表達也得到了使用者的回應。從5月開啟傳遞以來,HiPhi X累計傳遞超過3300台,在售價50萬元以上的高端電動車中名列前茅,距離榜首僅一步之遙。使用者以傳遞量這種方式回應了高合的付出,高合的下一步也會走得更踏實。

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