原创 温度对电动汽车电池充电的影响

我曾经问过美国同事一个很傻的问题，把电动汽车放在太阳底下暴晒的时候充电是否会出现问题？回答自然是一定的，但是影响也是有的，不过并没有数据支持。这几天找资料的时候，非常凑巧看到了这样的一份材料：2009-08-07_Energy Systems Engineering Summer，这是Michigan和GM一起合作的内容包括几个部分：

1.Plug-In Vehicle Charging Efficiency

2.Effect of Electrical Accessory Loads on Fuel Economy

3.Lithium Ion Battery Thermal Model for Hybrid Vehicles

4.Control Lessons from NiMH Batteries

2~4均为酱油的，是属于密西根大学不同的项目组做的项目。这里主要涉及的是第一部分的内容，第一部分的内容主要针对的是研究充电的效率：
   我们知道大部分给出的意义上的对比为传统汽车耗油成本VS电动汽车充电的成本。在传统汽车之中，加油是没有损耗的，除非是加油站坑你，但是充电的部分是否是这样呢？下面的问题就是基于这个展开的。

   假定理想的情况下，充电和放电均没有损耗，也就是说电动汽车每一次充满，在设计的可用容量（可用SOC范围内）下，能跑多少公里，可折算成为每百公里多少度电=每百公里多少钱，这个数据可以和油耗，每百公里多少钱是等同的。

   但事实是残酷的，充电是有损耗的。
在第一个PPT之中，有一张图表示了电动汽车的充电过程之中，电能在从墙上的插座到给电池之中的时候，充电的效率是这样估计的:

1.EVSE的损耗（插座与电动汽车的连接部分）

2.车载充电机

3.控制过程

4.电池系统的空调系统
 

对于第一个1%而言，我是心存疑惑的。也就是说，空载的时候220V，10A的负载上去，压降需要小于2.2V才能达到1%的效果，以以下的接线来看，可能性较低：
 

6%的充电机损耗也是让人心存疑虑的，在满负荷+常温下，可能是可以达到的，不过还是比较有技术含量的。

控制，可能包括所有在工作的部分损耗。

这里需要说明一下为什么电池系统需要“空调”，目前的锂电池系统有点像人的适应性一样，在能量充入和释放过程中，都是一个受温度影响的化学反应，如果温度一旦超过了一定的范围，热失控会导致的效果会很可怕。

我这篇文章谈得很新问题是，温度对电动汽车充电效率的影响。像上面所说的，在大热天户外（户内）充电，或者在大冷天户外（户内）充电，电动汽车都要保证电池的温度控制系统工作，以将电池的温度控制在一个合适的范围之内，这部分的系统是需要使用一部分的能量，而这部分能量是从墙上的电能转换而来，简言之，这个系统将直接降低充电的效率。
 

我以前没有足够的数据，也不知道不同的温度带给这个系统的负荷是多少。在调查丰田Prius的电池组的时候，看到它的专利申请上有PWM调整风扇的强度；在Audi的Q5混动系统的，也有3Level的温度控制，这都是类似的情况。

  以下的这张图其实给了很多的信息，里面表征了温度与用电成本的关系，其实质也表征了不同温度下，整个统的充电效率的区别，某种意义上也代表了同样的充电等级（电流）下，充电时间的比例。

  我个人对以下的这张图其实也是存在很大的疑问的，即使可以表征不同的充电效率，放电的效率其实也是很关键的，对于汽车而言，使用的路况尤为关键。
 

这是零售美国的汽油价格：
 

在研究之中提到的油价的使用成本的拐点和温度之间的关系，这张图还是很有意思，价格也如他所愿升到了4美金左右：
 

这份文章并没有详尽的数据，大概说明了一些问题。在Chevy Volt和LEAF慢慢普及以后，等国外的工程师在测试以后，我们可以获取进一步的数据。当然若有机会，我也将自己尽力去验证和评估。