每年冬天，都是電動(dòng)車主們懷念油車的時(shí)候。

前段時(shí)間，蔚來(lái)創(chuàng)始人李斌在采訪中表示：“完全不理解，怎么現(xiàn)在還有人買油車？油車除了能聞點(diǎn)汽油味，別的還有什么好？”此番言論引來(lái)不少網(wǎng)友的質(zhì)問(wèn)：“我想不通為啥買電動(dòng)車”。

在北京只有綠牌指標(biāo)的劉先生，就后悔買了純電動(dòng)車。他告訴虎嗅：“我的車充滿312公里的續(xù)航，在一天一夜的時(shí)間維度里（包含白天行駛和夜間停放掉電），連100公里都跑不到。必須每天都充電，每天找樁真心懷疑人生，有選擇我肯定不買純電”。

冬季續(xù)航打五折，早已是車主心里默認(rèn)的事實(shí)。

懂車帝最近做了一次測(cè)試顯示，讓市面上41款新能源汽車，在外溫-20℃、車內(nèi)空調(diào)設(shè)為24℃的條件下跑續(xù)航，結(jié)果只有蔚來(lái)EC6（官方續(xù)航里程為615km）、小鵬P7（實(shí)測(cè)續(xù)航為316.2km）兩款車型續(xù)航里程能突破300公里，NEDC續(xù)航達(dá)成率分別為54.78%、47.19%。

中汽中心也對(duì)6款熱門(mén)車型做了續(xù)航測(cè)試，低溫續(xù)駛里程平均下降率為39％。同時(shí)，部分車型在常溫和低溫條件下表顯續(xù)航里程的估計(jì)準(zhǔn)確度也存在很大差異，后者平均估計(jì)準(zhǔn)確度僅為66％。

續(xù)航短、掉電快更是北方電動(dòng)車主的常態(tài)。

通常來(lái)說(shuō)，決定一臺(tái)純電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程的因素主要有三大類：1、電池容量；2、電耗；3、外部因素（駕駛習(xí)慣、行駛工況等）。而對(duì)于一個(gè)普通的電動(dòng)車車主來(lái)說(shuō)，解決冬季續(xù)航焦慮的方法并不多：你要么換車/換電池，要么就更頻繁地去充電，或者就少開(kāi)空調(diào)、減少電耗。

“冬天電車再不開(kāi)空調(diào)，那真是個(gè)冷棺材”，劉先生告訴虎嗅。難道，除了穿著大鵝絨服開(kāi)電車，就真拿“冬季續(xù)航焦慮”沒(méi)辦法了嗎？

鋰電池，它生來(lái)嬌貴。

既受不了太熱，也不喜歡太冷，最適宜的工作溫度在15-40℃之間————廣東省的冬季、夏季溫度之差，大概也就是這么個(gè)范圍。在2020年，廣東省賣出新能源汽車155,878輛，與之形成鮮明對(duì)比的是，2020年?yáng)|北三省賣出的新能源汽車總和為9,943輛，占比僅為全國(guó)銷量的0.92%。

東北的低溫寒冬條件，雖然不會(huì)對(duì)車輛的動(dòng)力輸出造成較大影響，但電池的容量會(huì)下降，而且充電過(guò)程對(duì)溫度范圍的要求更為嚴(yán)苛。更重要的是，鋰電池在0℃以下充電容易產(chǎn)生析鋰現(xiàn)象，引起不可逆的損傷和安全問(wèn)題——長(zhǎng)期以往，還可能會(huì)誘發(fā)短路、自燃。

磷酸鐵鋰（LiFePO4）電池內(nèi)部的放電過(guò)程（圖源：Materials insights into low-temperature performances of lithium-ion batteries）

鋰電池之所以嬌貴，還得從電池材料構(gòu)成說(shuō)起。

業(yè)內(nèi)主流的動(dòng)力電池路線有兩種：三元鋰和磷酸鐵鋰。它們的正極材料一般為三元（NCM/NCA）、磷酸鐵鋰（LFP），而負(fù)極為石墨（Graphite）。充電時(shí)，鋰離子從正極晶格出來(lái)，穿過(guò)電解液隔膜到負(fù)極，嵌入石墨層間。而放電的過(guò)程，是從石墨負(fù)極層間里出來(lái)，再回到正極晶格。

別看這一顆小小的電池，這可是一個(gè)復(fù)雜的電化學(xué)系統(tǒng)，其中包括了固體材料：正極材料、負(fù)極材料，纖維隔膜等；以及液體材料：有機(jī)電解液（包含鋰鹽，溶劑及其他添加劑）等。

無(wú)論是材料，還是反應(yīng)過(guò)程，都會(huì)受到低溫的影響——固體材料的“熱脹冷縮”、液體材料在低溫下黏度增大甚至凝固、帶電粒子的傳質(zhì)過(guò)程和電化學(xué)反應(yīng)的速度降低。

舉個(gè)例子，在低溫下，電解液變粘稠，這時(shí)候負(fù)責(zé)放電的鋰離子就難以穿過(guò)，那么放電效果就會(huì)“大打折扣”，而同時(shí)鋰離子的活性也會(huì)降低，自己“懶得動(dòng)”。最終出現(xiàn)的結(jié)果就是，實(shí)際行駛里程與車企標(biāo)定的續(xù)航里程完全不符。

在不同的溫度下，城市和高速公路駕駛的續(xù)航航范圍（作為為UDDS-Urban Dynamometer Driving Schedule城市道路循環(huán)工況、右圖為SFTP US06-激烈駕駛工況）

此外，不同的正極材料，在低溫下的表現(xiàn)也有差別。

NatureEnergy上的一篇文章，比較了磷酸鐵鋰刀片電池（LFP blade battery）、方殼三元鋰電池（NMC622 VDA battery）組成的40kWh電池組的電動(dòng)車，在不同溫度下的續(xù)航里程表現(xiàn)。

高溫下，兩者在城市道路循環(huán)工況和激烈駕駛工況的續(xù)航里程大致相同，磷酸鐵鋰的續(xù)航稍稍高出三元鋰電池。但溫度下降至冰點(diǎn)以后，續(xù)航里程都出現(xiàn)了驟降，尤其是磷酸鐵鋰。

在UDDS城市道路循環(huán)工況下，溫度降至-10°C時(shí)，LFP電池的車?yán)m(xù)航里程下降到了158km，在-20°C時(shí)續(xù)航航里程下降到39km相比之下，使用NMC622電池的車在-10°C條件下行駛里程為228公里，在-20°C下行駛里程為157公里。

在US06激烈駕駛工況下，溫度對(duì)續(xù)航里程的影響更為顯著。在0°C時(shí)，LFP電池的續(xù)航里程僅為NMC622電池續(xù)航里程的58%，在-10°C時(shí)，這一比例進(jìn)一步下降至30%。

“磷酸鐵鋰電池在0°C環(huán)境下容量保持率約60-70%，零下10°C時(shí)衰減到40-55%，零下20°C只剩下20-40%，而三元鋰電池在-20°C條件下依然能夠保持正常電池容量約70%-80%，冬季對(duì)于搭載磷酸鐵鋰電池車型來(lái)說(shuō)無(wú)疑是‘雪上加霜’。”一位動(dòng)力電池業(yè)內(nèi)人士表示。

如果你的車是磷酸鐵鋰電池，比如像“國(guó)產(chǎn)神車”宏光MINI EV這種。那么每到寒冷的冬天，你的可用的續(xù)航里程不僅更低，而且開(kāi)起來(lái)也會(huì)相當(dāng)耗電。

電動(dòng)車和燃油車一樣，在冬季的能耗都會(huì)比夏季要高。在低溫下，燃油車的發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率會(huì)下降，從而導(dǎo)致噴油量增加，或者開(kāi)暖氣啟動(dòng)壓縮器等等原因也會(huì)導(dǎo)致油耗增加。但油車的好處是，燃油車的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的余熱可以用于車艙內(nèi)供暖，總整體能源使用效率上做到提升。

況且，燃油車可以輕松地找到周邊的加油站，但電動(dòng)車并不是隨時(shí)都可以完成能源補(bǔ)給。所以，電動(dòng)車更需要注重車輛的能源使用效率——說(shuō)句人話，就是省電。

能耗，通常來(lái)說(shuō)分為兩種計(jì)算方式，“里程能耗”和“時(shí)間能耗”。里程能耗不解釋，開(kāi)得越遠(yuǎn)、越快消耗越大；時(shí)間能耗就是，不管你跑了多少里程，單位時(shí)間內(nèi)的能耗都是固定的。比如你雖然只開(kāi)了10公里，但堵了10個(gè)小時(shí)，開(kāi)著空調(diào)電一會(huì)就掉光了。

而純電動(dòng)車的冬季能耗，除了驅(qū)動(dòng)電機(jī)這項(xiàng)最基本的能耗之外，電池?zé)峁芾硪约安膳南模ǔ藛T采暖、玻璃除霜、電池加熱、電池保溫等）占到了整車能量消耗的一半以上，達(dá)到54%——具體分為兩大類能耗：電池制熱、車內(nèi)制暖。

前文說(shuō)過(guò)，電池對(duì)工作溫度要求嚴(yán)苛。

在低溫條件下，電動(dòng)車都會(huì)需要利用空調(diào)系統(tǒng)的制熱能力，來(lái)消耗電能為電池進(jìn)行升溫：一方面，這樣做是為了恢復(fù)電池充放電性能；另一方面，是為了防止低溫對(duì)電池造成不可逆的傷害（比如前面說(shuō)過(guò)的在0℃以下充電容易產(chǎn)生析鋰現(xiàn)象）。

之前很多老款純電動(dòng)車上的制熱系統(tǒng)，都是PTC加熱。PTC，又叫正溫度系數(shù)熱敏電阻，顧名思義就是隨著溫度的升高電阻也在升高，所以可以實(shí)現(xiàn)恒溫發(fā)熱。因?yàn)镻TC成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、出熱快、受外界環(huán)境影響小，因此從入門(mén)車到高端車都普遍在使用。

PTC有一個(gè)致命問(wèn)題，因?yàn)樗鼧O其費(fèi)電，從而直接影響車輛續(xù)航。

隨著外界溫度降低，PTC的電阻值隨之減小，電流通過(guò)電阻產(chǎn)生熱量，其制熱能效比最大值不超過(guò)1，也就是說(shuō)1kW電量最多可產(chǎn)生1kW熱量。假如你冬季行駛時(shí)打開(kāi)暖風(fēng)，全程至少消耗三分之一電量，功率越大耗能越大，時(shí)間越久耗能越大。

PTC和熱泵的能耗對(duì)比（圖源：Torben Fischer-Comparison of the consumption of a conventional PTC heating element and a heat pump system at an ambient temperature of 0°C ）

一邊給電池加熱，一邊給車艙內(nèi)供暖，能耗也就直線飆升，續(xù)航也就蹭蹭蹭往下掉。

據(jù)SAE International的測(cè)試顯示，在0℃時(shí)，采用PTC加熱方式時(shí)的續(xù)航里程為無(wú)制熱的45.2%，而熱泵制熱則為62.2%。在-10℃時(shí)，用PTC加熱的續(xù)航里程為無(wú)制熱的45.2%，熱泵則為62.2%。

在零下十度和零度的環(huán)境下，無(wú)制熱、PTC加熱、熱泵的行駛里程差異，來(lái)源：SAE International

熱泵顧名思義就是，把外界的低溫?zé)崃?ldquo;泵”到相對(duì)?溫的乘客艙?。熱泵空調(diào)的原理，其實(shí)就是利?了我們?cè)谥袑W(xué)學(xué)過(guò)的蒸發(fā)吸熱，液化放熱的熱?學(xué)原理（忘記的朋友，去翻中學(xué)課文），再利?低沸點(diǎn)的制冷劑將環(huán)境中的熱量帶?到乘客艙中。

與PTC加熱不同，PTC是實(shí)實(shí)在在的能量的產(chǎn)生過(guò)程，能效比大約在0.95，需損耗非常多的電能；而而熱泵制熱方案是以冷媒為介質(zhì)的熱傳遞的過(guò)程，是能量的搬運(yùn)，最高能效比可以達(dá)到2，也就意味著同樣的熱量需求，熱泵制熱方案相比于傳統(tǒng)的非熱泵制熱方案，電能損耗僅為一半。

但熱泵系統(tǒng)，僅僅是解決燃眉之急，并不是終極方案。

比亞迪海豚的集成熱管理系統(tǒng)

熱泵系統(tǒng)之所以不常見(jiàn)，就是因?yàn)橐粋€(gè)字“貴”。熱泵比PTC要復(fù)雜得多，涉及六通閥、八通閥等這種對(duì)設(shè)計(jì)和制造能力要求較為嚴(yán)苛的零部件，因?yàn)樽霾坏降脑挿炊鴷?huì)產(chǎn)生多余的噪音影響駕駛體驗(yàn)。

相比較傳統(tǒng)熱管理產(chǎn)品，新能源熱管理系統(tǒng)這套三電系統(tǒng)冷卻和熱泵空調(diào)等設(shè)備，足足將單車配套價(jià)值量提升了3倍。比如，在大眾ID.4的CO2熱泵選配包價(jià)格為9000元。而特斯拉、比亞迪等品牌的部分車型目前都是以標(biāo)配的形式存在。

要說(shuō)復(fù)雜性，熱泵中的“集成閥”必須榜上有名。因?yàn)椋梢灾苯佑绊懥艘粋€(gè)熱泵系統(tǒng)能完成多少種工作模式，以比亞迪的e平臺(tái) 3.0熱泵系統(tǒng)為例，它具有11種工作模式：?jiǎn)坞姵丶訜崮Ｊ健纬藛T艙采暖模式、乘員艙采暖+電池加熱模式等等。

以搭載熱泵直冷直熱技術(shù)的比亞迪海豚為例，在室外氣溫近-10℃的沈陽(yáng)進(jìn)行續(xù)航測(cè)試（測(cè)試條件：24度自動(dòng)空調(diào)、標(biāo)準(zhǔn)模式動(dòng)力回收、ECO模式、無(wú)座椅加熱、車載兩人），結(jié)果顯示：實(shí)際行駛里程242km，表顯續(xù)航掉了347Km，續(xù)航達(dá)成率將近70%。

比亞迪的熱管理集成模塊長(zhǎng)這個(gè)樣子，可以管它叫“六通閥”，因?yàn)橛辛鶄€(gè)可以切換連通方向的閥

很多國(guó)內(nèi)消費(fèi)者接觸到熱泵的概念，應(yīng)該是從國(guó)產(chǎn)特斯拉Model 3開(kāi)始。在那套熱泵系統(tǒng)中，特斯拉的工程師們，設(shè)計(jì)了一個(gè)可以電控切換水路循環(huán)流向的超級(jí)旁通閥門(mén)——八通閥，還別出心裁的在這個(gè)部件上畫(huà)了一個(gè)八爪魚(yú)。

他們將傳統(tǒng)的熱泵空調(diào)和車輛的電池系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)通過(guò)八通閥進(jìn)行了打通，徹底壓榨了不同系統(tǒng)的余熱，同時(shí)進(jìn)行了融合，產(chǎn)生了多達(dá)12種工作模式。

八爪魚(yú)

對(duì)于這一精妙的設(shè)計(jì)，熱心的知乎網(wǎng)友@cw5586就分析道：特斯拉的創(chuàng)新是把電池的冷暖系統(tǒng)和駕駛艙的冷暖空調(diào)結(jié)合起來(lái)了（用兩個(gè)換熱器實(shí)現(xiàn)），直接利用駕駛艙冷暖空調(diào)的大換熱器解決電池的冷暖能源供給，優(yōu)點(diǎn)有兩個(gè)：

一是特別緊湊（用八通閥和兩個(gè)換熱器取代其它車廠用的直接發(fā)熱元件和散熱水箱），用兩個(gè)小換熱器把熱量導(dǎo)給駕駛艙空調(diào)解決；

二是效率高，空調(diào)不管制熱還是制冷都能實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于電能3.5倍的輸出，相當(dāng)于提高電池?zé)峁芾硇?.5倍，同時(shí)還可以利用電池的熱量（例如冬天行車電池發(fā)熱就導(dǎo)向駕駛艙可以節(jié)約一點(diǎn)空調(diào)消耗的電），而其它廠家的分離系統(tǒng)電池加熱是直接加熱，效率比特斯拉差3.5倍，行車過(guò)程中電池發(fā)熱無(wú)法利用只有直接用散熱器消耗掉。

但需要注意的是，熱泵系統(tǒng)也分“段位”。在極低溫情況下，有些熱泵系統(tǒng)可能會(huì)“罷工”。

比如，在東北這種冬天零下十幾度的環(huán)境中，車外溫度較低的同時(shí)，空氣中含有較多水分。這種極端條件下，空氣中的水分會(huì)在車外表面結(jié)霜，結(jié)霜后導(dǎo)致?lián)Q熱裝置很難再?gòu)耐饨绛h(huán)境有效地吸收熱量，導(dǎo)致熱泵空調(diào)無(wú)法繼續(xù)工作，一般熱泵系統(tǒng)在-10℃甚至更低的時(shí)候，就直接“歇菜”了。

到了-10℃，甚至更低的溫度時(shí)，你仍然需要靠PTC加熱來(lái)維持溫度。以特斯拉之前公布專利來(lái)看，特斯拉Model Y配備的一個(gè)低壓的PTC，會(huì)在電池溫度在-10~10℃這個(gè)區(qū)間輔助熱泵空調(diào)混合工作。

當(dāng)然，也有一些比較極端的辦法，像北汽新能源的出租車會(huì)加裝柴暖，以及像威馬EX5-Z上有一個(gè)柴暖系統(tǒng)——在車身右后側(cè)開(kāi)了一個(gè)加油口，用于加注柴油，再通過(guò)柴暖系統(tǒng)對(duì)電池包和空調(diào)進(jìn)行加熱。以此，來(lái)減少電耗。這種方法雖然抗凍，但與電動(dòng)車的環(huán)保理念天然相斥。

總而言之，這些“暖寶寶”方案都只是過(guò)渡方案，談不上完美。但解決溫飽還是夠了。

那，有沒(méi)有相對(duì)“完美的”方案呢？氫燃料電池和固態(tài)電池，了解一下。

今年10月，140輛豐田氫燃料電池車MIRAI在大連通關(guān)入境。此次入境的MIRAI氫能源電池車是由日本豐田公司制造的氫能源電池汽車，續(xù)航850公里，該批車輛將在北京冬奧會(huì)期間提供運(yùn)輸服務(wù)。

鋰電池在2021年風(fēng)光無(wú)限，但到關(guān)鍵時(shí)刻卻上不了臺(tái)面。

2022年北京冬奧會(huì)與冬殘奧會(huì)比賽期間，延慶、張家口將投入700余輛氫燃料電池公交車，為賽事提供交通服務(wù)保障。而這種由北汽福田歐輝客車生產(chǎn)的11米48座高一級(jí)氫燃料電池客車，車輛配備80KW氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)，8個(gè)氫氣瓶組，續(xù)航能力達(dá)500公里以上。

相較于嬌貴的“鋰電池”，低溫環(huán)境對(duì)于氫燃料電池的使用影響較低。

燃料電池目前主要是有兩種路線，一種是金屬雙極板，另一種是石墨雙極板。其中，金屬雙極板的熱容小，更容易實(shí)現(xiàn)低溫啟動(dòng)。比如，驥翀氫能在去年就發(fā)布了一款MH170金屬板燃料電池電堆，號(hào)稱可以在-39℃完成冷啟動(dòng)。驥翀氫能創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)付宇則表示：“它可以在中國(guó)廣大的北方，甚至是俄羅斯、中亞等極寒地區(qū)應(yīng)用。”

中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)副理事長(zhǎng)歐陽(yáng)明高認(rèn)為，我國(guó)西部、北部等可再生能源豐富、純電動(dòng)車滲透率較低的區(qū)域，或?qū)⒊蔀闅淙剂想姵剀嚨陌l(fā)展空間。

“長(zhǎng)城以北、西部和西北部基本上是冬季溫度低、能源基地多，可再生能源的集中度高，具有氫能生產(chǎn)和利用的場(chǎng)景，非常適合氫能全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。今后5到10年，氫能市場(chǎng)的突破口或者適合于市場(chǎng)化場(chǎng)景，就是在可再生能源氫的富余區(qū)域，盡量在當(dāng)?shù)鼐徒谩?rdquo;歐陽(yáng)明高表示。

除了氫燃料電池之外，全固態(tài)電池也是一種更接近現(xiàn)實(shí)的“理想方案”。

“固態(tài)電池充放電對(duì)溫度的要求較少。”一位關(guān)注固態(tài)電池領(lǐng)域的投資人告訴虎嗅。“現(xiàn)在，固態(tài)電池一部分用在航天領(lǐng)域，外太空的溫差可比汽車上大多了”。

Kentaro YOSHIDA and Keizo HARADA在“All-Solid-State Lithium Batteries with Wide Operating Temperature RangeMitsuyasu”文章中，對(duì)基于硫化物全固態(tài)電池做了幾項(xiàng)測(cè)試，其中在低溫耐受性測(cè)試方面結(jié)果如下：

電池在低溫-40℃規(guī)定的充放電（The test conditions were a constant current of 0.02mA, charged to 0.02mAh, and discharged to 3.0V）、循環(huán)（試驗(yàn)條件為恒流0.02mA，充至0.02 mAh，放電至3.0V）條件下。

可以發(fā)現(xiàn)——低溫對(duì)于這種硫化物全固態(tài)電池的容量影響，是非常小的。

“因?yàn)槟壳暗牧蚧锕虘B(tài)電池，在高溫下的容量性能表現(xiàn)與常溫下沒(méi)有太大區(qū)別。而在零下四十度的低溫環(huán)境下充放電，電池容量受到的影響也在5%以內(nèi)。在充放電倍率上，一般的液態(tài)電池到0度以后充電的速度就會(huì)顯著下降，這一點(diǎn)在硫化物固態(tài)電池上是幾乎沒(méi)有影響的。”上述人士告訴虎嗅。

在氫燃料電池和全固態(tài)電池未量產(chǎn)上車之前，東北老鐵們還是再享受一下燃油車帶來(lái)的快樂(lè)吧。

最后，對(duì)于廣大北方的純電動(dòng)車車主們和意向車主們，我們有五個(gè)小建議：

1、建議優(yōu)先選擇三元鋰電池車型；

2、建議優(yōu)先選擇大電池容量車型；

3、建議出遠(yuǎn)門(mén)前提前規(guī)劃好充電補(bǔ)能點(diǎn)；

4、建議優(yōu)先選擇有熱泵空調(diào)的車型，即便是需要花錢(qián)選配；

5、如果上述四點(diǎn)都無(wú)法滿足，那建議您在車中常備一件鵝絨服。少開(kāi)空調(diào)，降低能耗。

馬上就開(kāi)始春運(yùn)了，希望電動(dòng)車主們提前規(guī)劃好充電路線，以免出現(xiàn)在充電站過(guò)年的尷尬處境。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的穿不起大鹅 别买电动车的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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