在国内的大部分区域,一月与二月往往被严寒笼罩,这段时间在传统农历中也被称作“三九、四九”。这种极端的低温不仅对人类生活带来挑战,也对汽车的使用造成了显著影响,无论是燃油车还是电动车都面临着各自的困境。燃油车在低温下启动缓慢,甚至需要更长时间的预热,而电动车则面临着更为棘手的充电问题。
电动车在冬季的充电速度明显放缓,这一现象引发了广泛关注。相比之下,燃油车即使油耗增加,加油的速度却不受影响。而电动车在低温环境下的充电速度却实实在在地变慢了,这背后的原因是什么呢?
锂电池的工作原理是通过内部的锂离子在电解液中来回移动来存储和释放电量。然而,在冬季低温,尤其是0°C以下时,这个充放电过程会受到显著影响。锂电池中的电解液流动性变差,就像机油在冷天变得黏稠一样,导致锂离子移动到负极碳层的难度增加,从而影响了充电速度。
锂离子移动速度的降低还会导致电池内部的化学反应速率变慢,进一步降低了充电速度。同时,低温还会增加电池内部的内阻,这在电池电量较低时尤为明显。例如,在北方冬季的户外使用手机,电量会迅速下降,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、电压降低的后果。
更为严重的是,低温充电还可能带来安全隐患。在充电过程中,锂离子需要从正极穿过隔膜到达负极。但在低温下,由于电解液流动性差,锂离子嵌入负极碳层的难度增加。如果强行大功率充电,锂离子可能会在碳层表面沉积形成金属锂。这些金属锂在后续的充放电过程中可能会刺穿正负极的隔膜,导致短路和电池热失控。
除了充电问题,电动车在冬季的行驶过程中也面临着动能回收策略的挑战。由于动能回收本质上也是一种给电池充电的功能,因此在天气寒冷时,大部分电动车的动能回收力度都会显著降低,甚至可能出现无法工作的情况。这同样是出于对电池安全的保护。
为了解决低温充电带来的问题和安全隐患,电动车的电池管理系统(BMS)在低温阶段会尽可能减少输给电池的电流,而将剩余的电流用于给电池升温。然而,由于温差越大热交换量也越大,在零下的环境中充电,即使给电池升温,也无法达到理想的温度条件,因此充电速度仍然会受到影响。
在冬季充电时,由于需要给电池加热,会有更多的电量转化为热能而不是真正充入电池内部。因此,虽然充电量看起来比夏天更多,但实际充入电池的电量并没有变化,甚至可能出现因为天气寒冷、电压降低而导致充入电量减少的情况。这相当于消费者花费了更多的金钱,却没有得到相应的电量。
由于工作原理、化学性质以及安全性的考虑,在寒冷地区给电动车充电确实存在诸多挑战。然而,这并不意味着没有解决办法。例如,在驾驶后立刻进行充电可以利用电池放电产生的热能来加速充电过程;或者使用家用7kW交流充电桩进行充电,虽然充电时间更长,但可以在一定程度上减少能源浪费。总之,寒冷地区的消费者在购买电动车之前需要充分考虑自身使用条件的限制。