低温环境是电动汽车软肋？
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2011年4月刊的美国《消费者报告》指出，通用雪佛兰沃蓝达“质量上乘、驾乘愉悦”，惟一的美中不足是“可能由于严寒天气的影响，没有实现最高续驶里程”。据记者了解，这个问题不仅发生在沃蓝达身上，宝马MINI E也遭遇了同样问题。难道低温环境是电动汽车的软肋吗？
低温环境是电动汽车软肋？
■ 严寒天气是电动汽车的噩梦？
“我真的很想喜欢它。驾驶沃蓝达充满乐趣，这款车乘坐舒适性也非常出色，但是从性价比来看，我现在仍然找不到要买它的理由。因为与丰田的普锐斯相比，沃蓝达的燃油经济性没有达到我的预期。”《消费者报告》汽车测试中心总监大卫·切宾如是说。
根据调查，造成上述问题的很大一部分原因在于寒冷天气。在一项测试中，沃蓝达在发动机启动前，靠电池储存的电能最远仅能行驶26英里，比最初宣传时的40英里少了很多，与后来通用修正后的25~50英里相比仅达到了最低值。在这项测试中，低温是一个不可忽视的因素。沃蓝达在美国售价为4.1万美元，就算扣除7500美元的税费补贴，也比低配普锐斯的2.3万美元贵了1万多美元。如果日常行驶需要使用燃油，沃蓝达与普锐斯相比自然没有竞争力。
受天气影响的不仅是沃蓝达，有同样遭遇的还有宝马MINI E电动汽车。目前，在美国加利福尼亚州、新泽西州和纽约有450位车主成为了MINI E的首批试用者。
据外电报道，在刚刚过去的这个冬天，部分MINI的试用者抱怨车辆在冰雪路面行驶时性能变差，且续驶里程显著下降。这一方面是因为MINI Ｅ的电池重量主要集中在后轴，使得这款前驱小型车在湿滑路面上抓地能力减弱，不易控制；另一方面也是因为电池受温度影响，性能明显下降。
一位试驾MINI E长达6个月、行驶里程超过7700英里的车主表示，在气温为-5℃时，电池的续驶里程明显下降，从电池充满电开始行驶到电量表显示为零，该款车仅行驶了55英里，而官方声称的续驶里程为100英里。
据记者了解，沃蓝达和MINI E遇到的这些问题并不奇怪，低温环境对于汽车来说一直都是挑战。对于普通的内燃机，低温会降低蓄电池的启动性导致车辆难以发动，会让柴油和润滑油凝固无法流动。此外，发动机也需要相应的高寒防冻液，以保证不会冻结损坏。同样是低温，电动汽车虽然不用担心防冻液和润滑油的问题，但电池对于低温的敏感特性，使其受到的影响比内燃机更严重。
电池输出动力来自化学反应产生的电流，在低温环境中化学反应的速度要比室温条件下慢很多。当这种化学反应速度变得极为缓慢时，电池就没电了，这就是电池容量会随温度下降的原因。
不仅低温会降低电池电量，高温同样是电池的大忌。对于锂电池而言，过高的温度同样会降低电池的容量。特别是对于锂电池这类化学活性很高的电池，高温还意味着电池将变得很不稳定，轻则降低使用寿命，重则发生爆炸。
专家告诉记者，电池电量不是固定不变的，与之相关的因素有很多。除了放电温度外，放电的电流越大，电池可放出的电量会越小。电池所用材料和内部结构也会显著影响电池的放电电量。不仅锂电池受温度影响，其他各类电池都有类似情况，只是程度不同。
国内车用动力电池的大热门———磷酸铁锂电池，由于材料固有的导电能力相对较弱，其低温性能不理想。对于单体磷酸铁锂电池而言，相比25℃的常温环境，其0℃容量保持率为60%~70%，-10℃时约为40%~55%，-20℃时仅有20%~40%。经过改性和采用缠绕结构等方式提升低温性能后，只能在-30℃时保持约50%~60%的电量，这已经是非常不错的成绩了。
资料显示，通过改变电解质溶剂的配方等方法，能够大幅提升锂电池的低温性能。在美国喷气推进实验室为美国国家航天航空局空间探测任务开发的电池中，低温性能最好的配方能够在-40℃时仍保持70%的电量，而在-70℃，用0.02C的超低倍率放电仍能放出35%的容量。民用汽车目前达不到这个水平。
不仅锂电池，用氢气驱动的燃料电池也存在低温影响性能的问题。因为燃料电池的反应产物是水，如果车辆一直在工作还好说，一旦停下来，过低的温度有可能使水变成冰，把燃料电池冻坏。
■ 技术创新为电池保温
对于电动汽车，低温一方面对电池的性能会产生很大影响；另一方面，司机为了抵抗低温需要额外的电力取暖。这远比传统动力汽车用废热取暖要“浪费”得多，恐让原本已经缩短的续驶里程再打折扣。
找到能量密度更高、受温度影响更小的新型电池材料固然是一种解决方案，但在目前的技术条件下，靠这条路寻求突破可能遥遥无期。难道电动汽车只能在四季温暖的亚热带和热带地区使用？答案是否定的。
对于沃蓝达和MINI E这类电动汽车来说，在寒冷地区尽可能保温是延长续驶里程的一个重要手段。实现保温需要将车辆尽量停在温暖的室内停车库，这对增加电池放电容量大有裨益。另外，在行驶过程中，车主应该尽量保持一定的放电强度，利用放电产生的热量给电池保温，最好能够高速行驶，避免走走停停。不过这些措施只能在一定程度上减少电池受低温的影响，不能完全消除电量缩水的现象。
另一种更为有效的解决方案是主动给电池保温。据记者了解，福特为电动版福克斯开发了一套先进的主动式液体加热/冷却系统，以控制锂电池的工作温度。通过使用液体来加热或冷却电池，这套系统能使电池一直在最佳的温度环境下工作，达到理想的放电性能。
为了尽量减少使用车上的电能，这套系统对充电系统进行了智能设计。车辆可以根据外部温度，在连接外部电源充电时自动给电池预热并且一直保温，使车主在严寒天气下，也能让电池始终保持最佳状态。行驶中的制动能量回收系统，能节省一部分电力，供电池恒温系统使用。
虽然这套系统需要消耗一部分能量供液体加热或冷却，但总体来看还是增加了电池的最大放电量，付出的能量物有所值。由于增加了额外的系统，电动汽车在提高制造成本的同时，对于可靠性的要求也随之更为严苛。不论怎么说，这毕竟是在现有条件下最佳的解决方案之一。
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