這個冬天，比往年更加寒冷。

國內北方多地都創(chuàng)下本世紀最低溫記錄，北京冬奧甚至也因為大雪按下了暫停鍵。

每年這個時候，最焦慮莫過于電動車主了。

『冬天來了，請對開電動車的朋友好一點』、『保車還是保命，這是一個問題』、『冬日出行求生指南：車內穿羽絨服，加帽子、手套，備好小毛毯和熱水袋』、『開空調吧，擔心車不到了公司；不開空調，又擔心人到不了公司』...每到冬天，電動車主紛紛成了段子手。

消費者看中了電動車更節(jié)能、更智能、不限號、不限行的優(yōu)勢，但是冬天一來，這些優(yōu)點都被續(xù)航兩個字徹底擊垮。

冬季續(xù)航大幅縮水，充電時間大幅延長，久置未開甚至直接沒電。似乎買了電動車，就失去了過冬的權利。為什么會這樣？

電動車的續(xù)航為何消失了？

冬天降臨，電動車的續(xù)航就會進入“量子狀態(tài)”——誰也說不清這東西到底存不存在，還存在多少。

為什么會出現(xiàn)這個現(xiàn)象？主要原因有兩點，一個是鋰電池特性，另一個是暖風空調原理。

首先說第一個，鋰電池。

傳統(tǒng)發(fā)動機可以通過石油燃燒來做功，但動力電池的能量取決于活性鋰的含量。

目前主流的動力電池有兩種方案，一個是三元鋰電池，另一個是磷酸鐵鋰電池。前者采用鎳鈷錳酸鋰作為正極材料，后者采用磷酸鐵鋰作為正極材料。

雖有區(qū)別，但它們本質上都屬于鋰電池。電池工作，就是鋰離子從電極中脫出或嵌入，并通過電解液到達另一極的過程。

所以，低溫對電池有什么影響呢？

（1）低溫環(huán)境下，鋰電池的負極析理現(xiàn)象更嚴重，且析出的金屬鋰與電解液反應，其產物會沉積覆蓋在電極材料上，導致固態(tài)電解質界面（SEI膜）厚度增加。

（3）低溫環(huán)境下，電解液的濃度將增大，擴散系數會降低，從而導致電池內部的電荷轉移阻抗（Rct）顯著增大。

有實驗表明，0℃以下時，鋰電池溫度每下降10℃，內阻約增大15%；在-20℃環(huán)境下，放電衰減甚至達到34%以上。這就是為什么你感覺，冬天的電池越來越不經用的原因。如果長期低溫條件下使用會導致容量不可逆的衰退。

電池本質上是一門材料學，在材料改進之前，這樣的材料缺陷都無可避免。

在此之上，鋰電池的正極材料也會影響電池的低溫性能表現(xiàn)。其中，磷酸鐵鋰的熱穩(wěn)定性要更強，但是不耐低溫；三元鋰電池更耐低溫，但是能量密度比較高，熱穩(wěn)定性弱。譬如同樣是特斯拉Model 3，三元鋰電池版本可能冬季續(xù)航八折起步，但是磷酸鐵鋰版本冬季續(xù)航就要六折起步。

然后是第二個，暖風空調。

因為發(fā)動機通過石油燃燒做功，本身就會產生大量熱量。燃油車空調可采用水暖式暖風結構，利用發(fā)動機產生的高溫熱量，讓加熱器芯升溫，最后通過鼓風機將熱量吹入車內。即可以利用余熱制熱。

但是電動車沒有熱源，沒有余熱循環(huán)，只能通過通電發(fā)熱。

純電車目前有兩種主流制熱方案：（1）PTC熱敏電阻制熱；（2）熱泵式制熱。

PTC熱敏電阻制熱，原理類似我們常見的“熱得快”，它由金屬管繞制而成，管內裝有電阻絲，并填充氧化鎂粉之類的絕緣材料。通電后，電流從電阻絲中流過即可發(fā)熱。

因為以下優(yōu)點，所以PTC熱敏電阻制熱得到了大范圍的應用：

（1）發(fā)熱效果好：發(fā)熱速度快，制熱效果明顯。不只是電動車，有些燃油車也會使用PTC快速提高冷啟動水溫，加快回暖速度；

（2）相對安全：汽車上的PTC大多采用半導體發(fā)熱陶瓷，無光無火，容易絕緣，安全隱患更少；

（3）結構簡單、更加耐用：PTC方案的結構更加簡單，壽命更長，不會出現(xiàn)老化后制熱效果不穩(wěn)定的情況。

但是PTC熱敏電阻制熱也有缺點，因為PTC材質的特點，制熱系數（COP）最大值往往也不超過1，也就是發(fā)熱效率不高，更加費電。

而這一點對電動車來說，很致命。

所以近幾年的高端純電車型都開始采用熱泵式制熱方案。

熱泵式空調的原理是『熱交換』，制熱時，電動壓縮機將抽吸來自車外換熱器的低壓端，低壓低溫制冷劑經四通換向閥，使得換熱器在反向循環(huán)中充當蒸發(fā)器散熱，向乘員艙風道內低溫空氣冷凝放熱。

整個過程像一個運輸熱量的泵，而不是簡單粗暴的通電發(fā)熱，這也是它被稱為熱泵結構的原因。也因為如此，熱泵空調的能耗效率要比PTC制熱更高。

有研究數據表明，同等條件下，熱泵空調相比PTC制熱系數高出2~3倍，可以有效延長10%以上的續(xù)航里程。

但與此同時，熱泵式空調也有缺點：

（1）制熱較慢：熱泵空調依靠換熱器來交換熱量，但是當內外溫差達到平衡時，熱交換效率下降，導致制熱效果不明顯；

（2）容易結霜、影響工作：當車外溫度較低時，如果空氣中含有較多水分，就容易會在車外換熱器表面結霜，結霜后的車外換熱器不能有效地吸收熱量，導致熱泵空調無法繼續(xù)提供制熱。所以一般的熱泵空調，在零下10℃以下時效率將會大幅降低。

（3）結構較為復雜，成本更高。相對于PTC制熱，因為需要布置更多的冷卻管路，所以成本更高，更加復雜，耐用性也不如PTC制熱。

可以看到，PTC制熱和熱泵制熱都有明顯的優(yōu)缺點，要么制熱效果好但是電耗高，要么電耗低但制熱效果不盡人意。

所以有些車企，開始結合這兩種技術做融合方案。

譬如說國產版特斯拉Model Y，空調系統(tǒng)同時包括熱泵和PTC熱敏電池，其中的低壓PTC制熱并不能直接向座艙內供暖，而是當熱泵系統(tǒng)制熱不足時，提供輔助加熱；又譬如說小鵬P5，也同時搭載了熱泵空調和PTC制熱，在溫度低于-10℃時，車輛就會啟用PTC加熱，為車內供暖。

看到這里，可能有人會問：電池不是發(fā)熱很厲害嗎？不能利用電池的余熱來制熱嗎？

答案是可以的，但是這項技術還不成熟。目前還沒有找到高效的回收方式。

理想ONE就有在探索，通過將『前段冷卻模塊』」、『熱循環(huán)模塊』以及『制暖系統(tǒng)（PTC和HAVC）』三個模塊的組合，將電池熱管理技術與空調系統(tǒng)結合，回收利用電池的余熱。不過目前的效果還不明顯，不能作為主要制熱手段。

到這里，我們可以簡單總結一下了：

（1）對電動車而言，溫度越低，電池性能越差；

（2）電動車的空調制熱也會消耗電量；

（3）PTC制熱目前是主流，壽命長、安全可靠、技術成熟，缺點就是太耗電；

（4）熱泵制熱更節(jié)省電量，但是效果沒有PTC制熱好，極寒環(huán)境會掉鏈子；

（5）現(xiàn)在制熱技術趨勢是PTC制熱+熱泵的混搭方案，但是成本會更高；

（6）循環(huán)利用三電余熱進行制熱的技術還不完善，沒有得到廣泛應用。

所以，到這里，你應該就知道冬天電動車的續(xù)航去哪兒了。

有沒有緩解焦慮的辦法呢？

因為鋰電池的特性以及制熱原理，注定了電動車在寒冷環(huán)境下續(xù)航會明顯衰減。

那么車主怎么辦呢？這里有一些小建議，雖然治標不治本，但應該能稍微緩解一下各位電動車主的冬季用車焦慮。

（1）盡量停放在室內停車場。室內的溫度會比室外更加友好。

（2）不宜長時間靜置。因為低溫對電池的影響，即使是靜置時，電池電量也會衰減——上次停車還有80%電量，放了幾天再開，可能就只剩50%了。

（3）用完車后記得充電。寒冷天氣下，電動車最好保持熱車狀態(tài)充電。車輛在行駛一段時間后，電池的溫度會比冷車時更高，利用這個時機充電，充電速度會更快，對電池健康也更好。

（4）不用將電池完全充滿。在電池活性相對較低的狀態(tài)下，過度充電會更加損傷電池壽命，一般SOC達到80%-90%即可，沒必要到100%。

（5）最后再說一個很關鍵的功能——電池預熱。

低溫降低電池活性，不僅會影響到放電（使用），也會影響到充電效率。

通常來說，充電模塊都會有低溫保護，當檢測到電池組溫度過低時，避免大電流直充對電池的損傷，所以會啟動保護模式，限制充電功率。所以你會發(fā)現(xiàn)冬季的車輛充電時也被拉長，甚至時間翻倍。

但如果有低溫預熱功能，BMS在檢測到電池電量過低同時處于寒冷環(huán)境時，會開啟預熱系統(tǒng)。通過電池組存儲的電能，讓電流通過電阻絲，產生熱量，提前為電池預熱，達到適宜的充電溫度。

但這里也有犧牲，本就不富裕的電量，會有一部分被電池加熱功能所占用，相當于用電量去換取充電時間了，車主們可以自行權衡。

你得到了電動車，卻失去了冬天

清華大學新能源技術研究院實驗室主任王誠曾拋出結論：零下5℃是一個重要分界線，當溫度低于零下5℃時，電動車的電池將會出現(xiàn)明顯衰減。

這就意味著，秦嶺淮河以北的大部分北方地區(qū)，入冬之后，電動車基本難逃續(xù)航里程驟減的宿命，車主只能電動車多幾分耐心。如果是在北方地區(qū)，購車時，請優(yōu)先考慮車輛是否有電池加熱功能。

歡迎在評論區(qū)和我們分享你的冬季用車體驗及技巧。

（圖/文/攝：皆電 唐科）