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冬天的电动车,为什么充电这么难?

IP属地 北京 编辑:陆辰风 萝卜报告官方频道 时间:2025-02-05 12:00:32

对于国内大部分地区来说,1、2月往往是一年中最冷的时候,这段时间在咱们老祖宗的日历算法中也被称为“三九、四九”。而如此寒冷的温度,对于汽车来说也是一种煎熬,无论是油耗还是电耗都会明显增加,一部分燃油车还会面临热车慢、冷保护等情况。而对于电动车来说,冬天除了电耗的增加,充电也是另外一个令人头疼的地方。毕竟燃油车再费油也不影响加满油的速度,而电动车在低温环境下的充电速度却实打实地变慢了,这到底是为什么呢?

要想了解这个问题,还是得从锂电池的工作原理开始说起。简单来说,在电池满电状态下,锂电池中的锂离子是嵌在负极的碳层中。在放电过程中,负极中的锂离子脱嵌进入电解液,穿透内部用来防止电池短路的隔膜进而移动到正极,在这个过程中与正极上的电子结合将化学能转化为电能。充电时则刚好相反,锂离子从正极脱出,在充电器带来的外电场作用下通过电解液、隔膜,回到负极的碳层中,达到储存电量的目的。

简单来说,锂电池之所以可以存储电量,最主要的就是靠内部的锂离子来回在电解液中“游泳”,并在游泳的过程中钻过防止短路的隔膜。而在冬天低温、尤其是0°C以下时,这个充放电过程就会受到比较大的影响。首先,锂电池中的电解液会像发动机的机油和变速箱油一样,因为温度的降低流动性能变差,进而导致充电过程中锂离子“游”到负极碳层的难度增加,影响充电速度。

与此同时,由于锂离子“游”动速度的降低,电池内部的化学反应速率也同样会变低,继续导致充电速度变慢。此外,低温也会使电池内部的内阻增加,这一点在低电量下充电时尤为明显。举个例子,如果你北方冬天的户外玩手机,会发现电量下降的非常快,甚至可能出现突然关机的情况。这就是低温导致电池内阻增加,带来低电压的后果。而如此低的电压在充电时也会遇到问题,当系统检测到电压过低时就会启动保护策略,大幅影响充电速度,甚至是拒绝充电。而在放电时,低电压会导致原本储存在电池中的电量无法有效放出,影响续航。

不过单纯只是充电速度,其实也倒是无伤大雅,顶多就是耽误点时间罢了。接下来带来的问题,就不只是时间上的问题了,甚至有可能危害到生命安全。在上文中我们知道,锂电池充电时,锂离子是要从正极游过隔膜后才能来到负极。而在低温状态下,因为电解液流动性较差的因素,锂离子嵌入碳层的难度增加,强行大功率充电就有很大可能让锂离子在碳层表面沉积,成为金属锂。这种金属锂在接下来的放电、充电过程中依旧会参与到锂离子的运动中,不过相比起锂离子来说,这些结晶状的金属锂会有很大可能在移动过程中刺穿正负极的隔膜,最终造成短路,使电池出现热失控。

事实上,除了在补能阶段会因为温度过低的问题造成充电缓慢。在行驶过程中也同样如此,具体就出现在动能回收策略上。在天气寒冷的时间段,大部分电动车的动能回收力度都会显著低于温度正常的天气,甚至有可能出现动能回收无法工作的情况。归根结底,还是因为动能回收本质上也是一种给电池充电的功能,所以车企自然也会对这种可能造成电池损坏,甚至危险时进行一定的保护,等到电池温度正常后再启动动能回收。

从理论上来说,当电池温度低于10°C时,电池的充放电性能就会受到影响。所以为了解决低温充电时带来的问题和安全性隐患,在中国北方动辄0°C以下的天气中给电动车充电时,车上BMS电池控制系统会尽可能在电池低温阶段减少输给电池的电流,而剩余的电流则主要起到给电池升温的作用。不过我们都知道,温差越大热交换量也就越大,因此在零下的环境下充电,即使充电过程中给电池升温,也无法达到理想的25°C温度条件,最终造成充电速度远不及春秋天或者夏天快。

由于冬天充电时要给电池加热,会有更多的电量转化为热能,并没有真正充进电池内部。所以在冬天充电时,还会出现充电量比夏天更多的情况,但实际充入电池本身的电量并没有变化,甚至还会出现天气寒冷,电压降低,充入电量也降低的情况。这相当于花费了更多的钱,却没有充入过多的电,大部分都被浪费掉了。不过这样的情况目前也没有太好的解决办法,毕竟不给电池加热的话,不仅充电速度会更慢,还会面临更多的安全隐患。

综上所述,由于工作原理、化学性质以及安全性的考虑,在寒冷地带给电池充电确实会比较繁琐和麻烦。当然也不是没有解决办法,比如刚刚开完后立刻插线充电,就可以在很大程度上利用电池放电产生的热能,来加速充电过程。或者使用家用的7kW交流桩,通过更小的功率进行充电,也能在一定程度上避免能源浪费。总之,寒冷地区的用户在购买电动车之前,还是要考虑自身使用条件的限制。

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