2023年12月,新一輪媒體“冬測”拉開帷幕,莎士比亞在《威尼斯商人》中有一段經典論述:“外觀往往和事物的本身完全不符,世人都容易為表面的裝飾所欺騙。 ”因此,面對甚囂塵上的“電動汽車不過山海關”的言論,大家都執著于將新能源車帶到北方極寒地區這一“嚴寒試煉場”以檢驗其冬季性能。但這次的故事卻沒有按照預想之中發展,當某行業媒體的冬測結果發布后,幾家歡喜幾家怒,引來了品牌方及其他業內人士的口誅筆伐,這次新能源車的“冬測”變成了一出“不科學,不嚴謹”的鬧劇。

在表明觀點之前,我們必須首先深刻地剖析,影響冬季新能源車使用情況的核心要素,到底是什么?早先曾有媒體試圖統計電動汽車在北方極寒冬季環境下的常見問題,內容五花八門:有人早上急于上班或趕時間,車輛卻遲遲無法啟動;有人車輛充電一晚,明明已經充滿卻還是掉電快等等。這一切背后的原因,歸根結底其實是因為新能源車在北方冬季,始終有一項多年來難以攻克的難關,那就是“電不耐用”。而“電不耐用”這一問題又可以具體拆解成 “開源”“節流”“儲備”三個因子。

*注:圖片來源于網絡

首先一起來看一下新能源車的用電“節流”環節,也就是電池的充放電這一基本動作。我們都知道,電池的作用就是把輸入的電流,通過電池的活性物質進行化學轉換,成為可儲存的化學能進行保存,在電動車啟動的時候再把化學能轉換為需要的電流釋放,而這個工作狀態就是電池一次完整的充放電過程。目前市場上無論哪種動力電池類型,其工作原理都是相似的。

鋰離子電池工作原理(動圖)

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當電池溫度低于正常工作的溫度區間時,電池電解液黏度增大、正負極材料活性降低,相當于游泳池當中的“清水”變成了“泥潭”,導致鋰離子在游動時,內阻增大,游泳的速度降低,相同工況產熱損失隨之增大,電池電量自然也會同步減少。由此用戶使用的直觀感受便是,電池在冬季耗電很快。

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對于新能源車來講,冬季不但沒辦法“節流”,還增加了很多“開源”的需求,其中最明顯也是最主要的,就是空調的制熱功能。開慣了傳統燃油車的消費者應該知道,燃油車可以利用發動機產生的高溫實現對車內溫度的提升,在這個過程中并不會啟動壓縮機,因此幾乎沒有能量消耗。但在電車時代,沒有了發動機的高溫相助,制熱就顯得麻煩起來,雖然電動車在行駛運動時也會產生一定的熱量,但不足以滿足空調制熱的能量需求。目前,行業內比較通用的方式是PTC加熱,PTC的具體釋義比較復雜,通常是指正溫度系數熱敏電阻,簡而言之就是超過一定的溫度時,它的電阻值隨著溫度的升高呈階躍性的增高,至多能達到百萬倍,從而實現加熱的功能。所以我們不難看出PTC空調的優點:加熱快、結構簡單、制造成本低,但PTC的缺點也很致命,就是能耗比較高,空調越熱,證明電阻值越高,電流就會減小,想要保證熱量就需要耗費更多的電量來實現。

最后,我們來談一談關于新能源電池的電量“儲備”。目前市面上新能源汽車的主要電池類型以磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池為主。其主要差別在于電池能量密度、充電速度與熱穩定性等。相對來講,三元鋰電池能量密度更高,磷酸鐵鋰電池更加穩定。因此在低溫狀態下,三元鋰電池更容易在單次測試中“出成績”,而磷酸鐵鋰電池則更具有綜合實力。在極限低溫的狀態下,二者之間的“硬差異”會被環境極限壓縮趨同,而如果新能源廠家在電池身上采用了更為先進的能量保護技術,就能減少電池在極限低溫狀態下的衰減率。

從上面的分析不難看出,新能源汽車在北方冬天想要獲得良好的出行體驗,其實就是一個用電技術與低溫環境對抗的過程。在緯度跨度極大的中國,東北地區的緯度已接近寒帶,而在大興安嶺、長白山地區,高海拔帶來的超低溫環境,就像是大自然給新能源汽車工業出的一道考題。各大汽車品牌八仙過海各顯神通,努力研發新技術,想要突破這低溫極限。但汽車是一套復雜的系統,尤其是放到寒冷的北方,冬季的溫度、溫差、濕度等戶外環境更是充滿了變數,想要控制測試中的變量愈加困難。故而到目前為止,還沒有形成一套非常有效的測試標準,同一款產品在不同的測試中由于環境因素的影響,產生的結果也大相徑庭。冬測結果會產生巨大爭議的根本原因也是如此。

中國汽車工業協會秘書長助理兼技術部部長王耀曾說過一段較為公允的話:新能源汽車性能測評是一個復雜的“技術活”,需要有專業的技術支持和嚴格的操作程序,包括專業機構人員參與等,這是確保測評結果準確性和公正性的關鍵。

中汽信科作為國家權威第三方機構中汽中心的子公司,為了更好地幫助消費者甄別出極寒地區冬季性能表現優秀的車型,洞察消費者冬季用車焦慮點,依托海量的消費者調研數據,從中提煉出了多項最能體現冬季新能源汽車實力的測試內容,創新打造出冰雪極限挑戰項目——TOP Winter Challenge。旨在通過最科學與嚴謹的專業測試,吃透參測產品及品牌的核心技術,用足夠細的顆粒度去為冬季新能源汽車的應用提供最權威的技術分析與結果參考,真正將冬測打造成尊重科學、尊重行業、尊重消費者的專業測試?，F已有大量國內主流車企參與,通過此測試來考驗車輛在嚴苛低溫環境下的性能極限。

而TOP系列測試中的重中之重,正是“-30℃ 24小時冰封極限挑戰”。這項挑戰是專門針對于上文提到過的新能源汽車冬季核心問題——電能耐用性而設計的系列測試,依次通過“電池包冰水浸泡”、“整車冰封挑戰”以及“極限低溫續航挑戰”三項疊加測試,分別對車輛的電池整體安全性能、整車供電抗寒性能和低溫綜合路況續航性能進行模擬極限真實環境的試驗驗證。

本次參與測試的是奇瑞星途旗下高端新能源系列,首款超舒適長續航豪華SUV——星紀元ET,在中國的極寒北境之城牙克石,星紀元ET成為行業內完美通過“-30℃ 24小時冰封極限挑戰”的全部科目的首款車型,在三項挑戰中均表現出了優秀的產品素質,展現了奇瑞一直以來強大的技術積淀。

60分鐘冰水浸泡——無法滲透的安全高效儲能

動力電池是由多種化學物質構成的組合體,具有高能量密度,其對工作環境的要求也十分苛刻,寒冷、潮濕、雨水、環境變化太劇烈等因素,都有可能影響動力電池的正常工作。另外,加之消費者用車的環境又具有較多的不確定性,如何確保新能源車產品安全,尤其是動力電池安全,成為眾多新能源汽車企業面臨的一道必答題。

因此,電池包浸泡測試是電動車型開發過程中必要環節,也是新能源汽車安全的核心指標之一,如果電池包密封存在缺陷,在一些潮濕、涉水的環境下,可能導致車輛絕緣故障,水進入電池包引起短路,從而無法正常行駛,嚴重的甚至會引發動力電池起火燃燒,甚至爆炸。針對電池安全,國家出臺了一系列的標準,其中一條要求電池包需要在常溫條件浸泡30分鐘不泄漏,然而由于消費者用車環境復雜、用車條件多變,為了滿足更高的安全需求,不同企業也會有自己的技術要求。

本次星紀元ET針對于電池安全性與密封性的冰水浸泡試驗挑戰,試驗條件則更為苛刻,挑戰要求將電池包從原先的常溫浸泡改為浸入冰水混合物中,時長也從原來的30分鐘改為60分鐘,以考驗在極限低溫浸泡過程中電池包密封膠和橡膠結合處的穩定性和可靠性。眾所周知,冰水混合物的溫度是液態水能達到的最低溫度,極限低溫浸泡對電池包的密封部件會帶來更大的考驗。同時,60分鐘的浸泡時間,比標準高出一倍,對電池包密封的穩定性、持續性也提出了更高要求。此種條件遠超正常使用車輛時面臨的極寒環境條件,并且在電池浸泡60分鐘后,會將電池靜置2小時再風干,裝回整車,測試其是否可以正常運行。

此次參與測試的星紀元ET車型采用了磷酸鐵鋰電池,穩定性更高。整個浸泡測試全程由中汽信科工程師操作,媒體和用戶見證。工程師將車開進實驗室,拆下正常工作的電池,進行密封性和絕緣性檢查,確保電池密封性和絕緣性完好之后,將電池完全浸入2.5x2x0.6m的實驗池,在冰水中進行浸泡,浸泡時最高點低于水面 150毫米,整個過程持續60分鐘。結果顯示,星紀元 ET 的電池包經過長達 60分鐘的低溫浸泡后,外觀完好。在風干之后,氣密性和絕緣性檢測均與浸泡前一致,重新安裝到車輛上依然可以正常工作,此項實驗順利通過。

經受住了長達60分鐘冰水浸泡的嚴苛考驗的星紀元ET,充分展現出優秀的電池安全性和電池密封性。這是由于奇瑞在全面發展新能源過程中非常重視電池安全,構建了1+8+1的電池安全體系。其中針對防水,電池更是采用了遠超國標48倍,整車超過國標3倍的嚴苛測試標準。星紀元ET電池包開發階段曾經進行過嚴苛的耦合機械密封測試——電池系統經過36小時的綜合振動工況后再沉水24小時保證電池包不進水;此外,還需要同步進行更嚴苛的冷熱沖擊測試,在0℃冰水浸泡4小時、60℃高溫環境倉中靜置4小時(轉換時間不超過5分鐘),連續12次循環后電池包不進水,實現了超級防水的優異表現。而星紀元ET在電池包的上蓋與箱體間、底護板與箱體間均采用硅膠泡棉,這樣不但能保證電池包腔內密封,同時保證底護板與液冷板間的密封,避免進水,給電池提供全方位的防水密封保護。

24小時整車冰封——-30℃仍可破冰啟動的整車保護

在完成電池的安全性測試之后,這臺星紀元ET被完全裸露地停放在-30℃的戶外自然環境下,并通過水槍進行高壓噴淋冰封24小時,挑戰在整車被凍至極限的情況下,能否成功啟動車輛。

車輛的密封材料有很大部分是橡膠部件,而低溫又是橡膠部件的最大殺手之一,在本項測試中,將整車在室外低溫環境下進行噴淋,可以很直觀地測出車輛的密閉性是否良好,是否有水進入車身內;其次在真實的戶外低溫環境中,不僅水會覆蓋在車輛表面,結成厚厚的一層冰,同時空氣流動也帶來了強烈的風冷加成,車身、底盤裸露部位同樣遭遇嚴寒冰凍,整車電子電器(自動門鎖等)、高壓系統和動力電池等各零部件在極限低溫浸車24小時后,可靠性同樣將受到嚴苛考驗。極限低溫冰封疊加長時間浸車后,車輛能否正常啟動,面臨極大挑戰;第三是極限低溫噴淋冰凍后星紀元 ET還需要回到暖庫解凍再行駛,能充分考核車輛橡膠連接件,潤滑系統,塑料零部件、大總成等在冷熱交變下的抗沖擊可靠性。

結果顯示,在經過 24小時的冰封禁錮之后,星紀元ET經受住了考驗,不僅能夠正常啟動,車身也沒有進水,且整車電子電器、潤滑系統,塑料零部件、大總成等也沒有出現任何問題,車輛還可以正常駕駛。

相較于行業主流采取的“冰屋式”的封閉式冰封測試,本次裸露冰封的試驗條件其實更加復雜,也更符合日常用車情況,畢竟也沒有消費者會給自己的車壘個“冰屋”。而且,本次試驗地點位于中國冰雪之都牙克石,這里靠近北方國境線,測試期間室外環境溫度低至-30℃,加上試驗采用高壓水槍持續噴淋,對車輛的密封性、結構件工藝水平、抗低溫形變、冷熱交變可靠性都提出了極高的要求。據悉,星紀元 ET工程師為了提升車輛的可靠性,對于大部分零件都做過諸多細致的品質測試。細節到門把手都要經歷10萬次冷熱交變耐久試驗,保證能正常開啟伸縮、無異響。其企業淋雨防水性能測試(高于國標要求)也是成績優異。這一切的背后,都源自技術立身的奇瑞品牌一直以來的默默積淀。

極限低溫續航——“開源”與“節流”并重的超級電池技術

最后一項挑戰,也是大家最為關注的低溫續航測試。艾媒咨詢2023年12月的調研數據顯示,中國消費者選購新能源汽車最主要的考慮因素就是最大續航里程(約占51.3%)。在變化無常的自然環境下,這項最大續航挑戰可能出現任何意外的結果,為了盡可能還原消費者日常用車工況,聚焦真正的低溫條件,工程師為測試車輛更換了雪地胎,并將車輛空調設置為 AUTO 模式,溫度設置在人體比較舒適的23℃。車輛在暖庫充滿電后出發,全程單人駕駛,經過國道、省道及山路等多種冰雪路面。工程師希望通過這樣的測試設定,最大程度地測出星紀元ET真實的低溫續航數據。

測試當天,牙克石氣溫低至-30℃。早上7點,工程師駕駛車輛出發,在經過了8個多小時的駕駛測試后,星紀元 ET 交上了一份出人意料的續航答卷:最終當表顯續航為0時,車輛行駛里程為392km,平均車速為54km/h。直至電機停止動力輸出時,共行駛了 435.9km,平均車速為51km/h。按照標準工況 760km 的續航計算,續航達成率為 51.6%,極限低溫續航達成率57.4%,按照表顯標準工況低溫續航689km計算(溫度越低,滿電續航呈正比降低),續航達成率為 56.9%,極限低溫續航達成率 63.3%;按照表顯動態工況續航里程446km計算(車輛智能估算里程數),續航達成率達87.9%,極限低溫續航達成率為97.7%。

一般來說,對新能源車型而言,-25℃是一條低溫紅線,大量測試表明目前市場上新能源車的低溫續航里程達成率普遍為40%左右,而星紀元 ET卻取得了超過50%的續航達成率的成績,遠超行業標準。在表顯續航為0的情況下,星紀元 ET 依然可以維持一段時間內的動力輸出,令人十分驚喜。

正如這世上沒有無緣無故的愛與恨,能打造出優秀的產品也不是天上掉餡餅,星紀元ET能擁有優秀的低溫續航技術,其背后是眾多工程師夜以繼日嘔心瀝血的研發與迭代。星紀元ET采用了SiC電機技術,相對于主流的高壓硅基IGBT方案, 其在電流密度、工作頻率、可靠性、降低工作能量損耗等諸多性能指標方面優勢明顯,基于碳化硅的800V電壓平臺控制器最大可降低整車能耗6%,同時還提高了電控效率,帶來更多的續航里程和更短的充電時間。而星紀元ET搭載的“神行電池”,基于磷酸鐵鋰帶來的更好的穩定性,在低溫狀態下,同樣能夠保證電機維持高功率輸出能力,零百加速無明顯衰減,更加增添了極限續航的可能性。當然星紀元ET也會滿足不同地區場景需求,除神行電池版本外還會提供搭載三元鋰電池的版本,其性能與技術同樣值得期待。

另外為了解決空調的大功率帶來的電能消耗,星紀元ET還特別采用行業前沿的雙熱源熱泵空調(30合1高度集成)及智能熱管理系統,雙熱源熱泵空調系統是一種高效的空調解決方案,它結合了熱泵技術和輔助加熱元件(如電熱器或燃料加熱器)來提供加熱服務,使得其在各種氣候條件下都能提供舒適的車內環境,同時將能源效率維持在較高水平,這對于極寒情況下的續航保持具有重要意義。

TOP Winter Challenge作為行業內首個針對車輛在冬季極寒環境下使用情況的挑戰項目,一直致力于用源于生活但高于生活的測試難度來幫助消費者遴選更適合自己的車型。在本次“-30℃ 24小時冰封極限挑戰”中,星紀元ET充分驗證了自身在超低溫環境下的可靠性、穩定性、安全性,相信對于冬季的北方用戶來說,它將會是一個值得信賴的好伙伴。

2024年1月,星途星紀元ET獲頒“冬季品質極限挑戰”證書。以優異的成績成為首款通過“-30℃ 24小時冰封極限挑戰”的新能源SUV車型,進一步彰顯其行業領先實力。

在極寒這道考題面前,只有永不懈怠、勇于創新,才能將新能源車產品品質推上新的高度。奇瑞星途品牌一直致力于用領先的科技技術實力,引領新能源高端市場,從創新研發到科技普及,再到塑造未來出行方式,不僅展現了奇瑞星途品牌面對用戶日益多樣的用車需求的不斷探索,也展現出自主汽車品牌不斷向上推動中國汽車高質量發展的強勁力量。相信在未來,以星紀元ET為代表的自主高端新能源實力車型定能在新能源汽車發展的星辰大海中留下濃墨重彩的一筆!