冬天的电动车，为什么充电这么难？

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。