相信大家此前都被蔚來創(chuàng)始人李斌的言論給驚到了，這位在采訪中表示“完全不理解，怎么現在還有人買油車?油車除了能聞點汽油味，別的還有什么好?”此番言論引來不少網友的質問：“我想不通為啥買電動車”。

　　但是其實如今的純電動汽車并沒有發(fā)展得向他口中說的那么美好。充電樁較少的問題就不說了，沒到冬季電池還衰減得特別厲害，你說這去找誰說理去

　　在北京只有綠牌指標的劉先生，就后悔買了純電動車。他告訴記者：“我的車充滿312公里的續(xù)航，在一天一夜的時間維度里(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的事實。

　　懂車帝最近做了一次測試顯示，讓市面上41款新能源汽車，在外溫-20℃、車內空調設為24℃的條件下跑續(xù)航，結果只有蔚來EC6(官方續(xù)航里程為615km)、小鵬P7(實測續(xù)航為316.2km)兩款車型續(xù)航里程能突破300公里，NEDC續(xù)航達成率分別為54.78%、47.19%。

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

　　續(xù)航短、掉電快更是北方電動車主的常態(tài)。

　　通常來說，決定一臺純電動車續(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(駕駛習慣、行駛工況等)。而對于一個普通的電動車車主來說，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，或者就少開空調、減少電耗。

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

　　一、冬季續(xù)航短，都是電池太嬌貴

　　鋰電池，它生來嬌貴。

　　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，與之形成鮮明對比的是，2020年東北三省賣出的新能源汽車總和為9,943輛，占比僅為全國銷量的0.92%。

　　東北的低溫寒冬條件，雖然不會對車輛的動力輸出造成較大影響，但電池的容量會下降，而且充電過程對溫度范圍的要求更為嚴苛。更重要的是，鋰電池在0℃以下充電容易產生析鋰現象，引起不可逆的損傷和安全問題——長期以往，還可能會誘發(fā)短路、自燃。

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

　　鋰電池之所以嬌貴，還得從電池材料構成說起。

　　業(yè)內主流的動力電池路線有兩種：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)，而負極為石墨(Graphite)。充電時，鋰離子從正極晶格出來，穿過電解液隔膜到負極，嵌入石墨層間。而放電的過程，是從石墨負極層間里出來，再回到正極晶格。

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

　　無論是材料，還是反應過程，都會受到低溫的影響——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、帶電粒子的傳質過程和電化學反應的速度降低。

　　舉個例子，在低溫下，電解液變粘稠，這時候負責放電的鋰離子就難以穿過，那么放電效果就會“大打折扣”，而同時鋰離子的活性也會降低，自己“懶得動”。最終出現的結果就是，實際行駛里程與車企標定的續(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電池組的電動車，在不同溫度下的續(xù)航里程表現。

　　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。但溫度下降至冰點以后，續(xù)航里程都出現了驟降，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，LFP電池的車續(xù)航里程下降到了158km，在-20°C時續(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，溫度對續(xù)航里程的影響更為顯著。在0°C時，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，這一比例進一步下降至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%，冬季對于搭載磷酸鐵鋰電池車型來說無疑是‘雪上加霜’。”一位動力電池業(yè)內人士表示。

　　二、冬季掉電快，是為了“供”著電池

　　如果你的車是磷酸鐵鋰電池，比如像“國產神車”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，而且開起來也會相當耗電。

　　電動車和燃油車一樣，在冬季的能耗都會比夏季要高。在低溫下，燃油車的發(fā)動機熱效率會下降，從而導致噴油量增加，或者開暖氣啟動壓縮器等等原因也會導致油耗增加。但油車的好處是，燃油車的發(fā)動機產生的余熱可以用于車艙內供暖，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，但電動車并不是隨時都可以完成能源補給。所以，電動車更需要注重車輛的能源使用效率——說句人話，就是省電。

　　能耗，通常來說分為兩種計算方式，“里程能耗”和“時間能耗”。里程能耗不解釋，開得越遠、越快消耗越大;時間能耗就是，不管你跑了多少里程，單位時間內的能耗都是固定的。比如你雖然只開了10公里，但堵了10個小時，開著空調電一會就掉光了。

　　而純電動車的冬季能耗，除了驅動電機這項最基本的能耗之外，電池熱管理以及采暖的消耗(乘員采暖、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，達到54%——具體分為兩大類能耗：電池制熱、車內制暖。

　　前文說過，電池對工作溫度要求嚴苛。

　　在低溫條件下，電動車都會需要利用空調系統的制熱能力，來消耗電能為電池進行升溫：一方面，這樣做是為了恢復電池充放電性能;另一方面，是為了防止低溫對電池造成不可逆的傷害(比如前面說過的在0℃以下充電容易產生析鋰現象)。

　　之前很多老款純電動車上的制熱系統，都是PTC加熱。PTC，又叫正溫度系數熱敏電阻，顧名思義就是隨著溫度的升高電阻也在升高，所以可以實現恒溫發(fā)熱。因為PTC成本低、結構簡單、出熱快、受外界環(huán)境影響小，因此從入門車到高端車都普遍在使用。

　　PTC有一個致命問題，因為它極其費電，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，電流通過電阻產生熱量，其制熱能效比最大值不超過1，也就是說1kW電量最多可產生1kW熱量。假如你冬季行駛時打開暖風，全程至少消耗三分之一電量，功率越大耗能越大，時間越久耗能越大。

　　PTC和熱泵的能耗對比(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，一邊給車艙內供暖，能耗也就直線飆升，續(xù)航也就蹭蹭蹭往下掉。

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

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

　　什么是熱泵?

　　熱泵顧名思義就是，把外界的低溫熱量“泵”到相對?溫的乘客艙?。熱泵空調的原理，其實就是利?了我們在中學學過的蒸發(fā)吸熱，液化放熱的熱?學原理(忘記的朋友，去翻中學課文)，再利?低沸點的制冷劑將環(huán)境中的熱量帶?到乘客艙中。

　　與PTC加熱不同，PTC是實實在在的能量的產生過程，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的熱傳遞的過程，是能量的搬運，最高能效比可以達到2，也就意味著同樣的熱量需求，熱泵制熱方案相比于傳統的非熱泵制熱方案，電能損耗僅為一半。

　　但熱泵系統，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

　　熱泵系統之所以不常見，就是因為一個字“貴”。熱泵比PTC要復雜得多，涉及六通閥、八通閥等這種對設計和制造能力要求較為嚴苛的零部件，因為做不到的話反而會產生多余的噪音影響駕駛體驗。

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

　　要說復雜性，熱泵中的“集成閥”必須榜上有名。因為，它可以直接影響了一個熱泵系統能完成多少種工作模式，以比亞迪的e平臺 3.0熱泵系統為例，它具有11種工作模式：單電池加熱模式、單乘員艙采暖模式、乘員艙采暖+電池加熱模式等等。

　　以搭載熱泵直冷直熱技術的比亞迪海豚為例，在室外氣溫近-10℃的沈陽進行續(xù)航測試(測試條件：24度自動空調、標準模式動力回收、ECO模式、無座椅加熱、車載兩人)，結果顯示：實際行駛里程242km，表顯續(xù)航掉了347Km，續(xù)航達成率將近70%。

　　比亞迪的熱管理集成模塊長這個樣子，可以管它叫“六通閥”，因為有六個可以切換連通方向的閥

　　很多國內消費者接觸到熱泵的概念，應該是從國產特斯拉Model 3開始。在那套熱泵系統中，特斯拉的工程師們，設計了一個可以電控切換水路循環(huán)流向的超級旁通閥門——八通閥，還別出心裁的在這個部件上畫了一個八爪魚。

　　他們將傳統的熱泵空調和車輛的電池系統、動力系統通過八通閥進行了打通，徹底壓榨了不同系統的余熱，同時進行了融合，產生了多達12種工作模式。

　　八爪魚

　　對于這一精妙的設計，熱心的知乎網友@cw5586就分析道：特斯拉的創(chuàng)新是把電池的冷暖系統和駕駛艙的冷暖空調結合起來了(用兩個換熱器實現)，直接利用駕駛艙冷暖空調的大換熱器解決電池的冷暖能源供給，優(yōu)點有兩個：

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

　　二是效率高，空調不管制熱還是制冷都能實現相當于電能3.5倍的輸出，相當于提高電池熱管理效率3.5倍，同時還可以利用電池的熱量(例如冬天行車電池發(fā)熱就導向駕駛艙可以節(jié)約一點空調消耗的電)，而其它廠家的分離系統電池加熱是直接加熱，效率比特斯拉差3.5倍，行車過程中電池發(fā)熱無法利用只有直接用散熱器消耗掉。

　　但需要注意的是，熱泵系統也分“段位”。在極低溫情況下，有些熱泵系統可能會“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，空氣中含有較多水分。這種極端條件下，空氣中的水分會在車外表面結霜，結霜后導致換熱裝置很難再從外界環(huán)境有效地吸收熱量，導致熱泵空調無法繼續(xù)工作，一般熱泵系統在-10℃甚至更低的時候，就直接“歇菜”了。

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

　　當然，也有一些比較極端的辦法，像北汽新能源的出租車會加裝柴暖，以及像威馬EX5-Z上有一個柴暖系統——在車身右后側開了一個加油口，用于加注柴油，再通過柴暖系統對電池包和空調進行加熱。以此，來減少電耗。這種方法雖然抗凍，但與電動車的環(huán)保理念天然相斥。

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

　　三、在東北，鋰電池沒有未來

　　那，有沒有相對“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期間提供運輸服務。

　　鋰電池在2021年風光無限，但到關鍵時刻卻上不了臺面。

　　2022年北京冬奧會與冬殘奧會比賽期間，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保障。而這種由北汽福田歐輝客車生產的11米48座高一級氫燃料電池客車，車輛配備80KW氫燃料電池發(fā)動機，8個氫氣瓶組，續(xù)航能力達500公里以上。

　　相較于嬌貴的“鋰電池”，低溫環(huán)境對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，更容易實現低溫啟動。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，號稱可以在-39℃完成冷啟動。驥翀氫能創(chuàng)始人、董事長付宇則表示：“它可以在中國廣大的北方，甚至是俄羅斯、中亞等極寒地區(qū)應用。”

　　中國科學院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高認為，我國西部、北部等可再生能源豐富、純電動車滲透率較低的區(qū)域，或將成為氫燃料電池車的發(fā)展空間。

　　“長城以北、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，具有氫能生產和利用的場景，非常適合氫能全產業(yè)鏈發(fā)展。今后5到10年，氫能市場的突破口或者適合于市場化場景，就是在可再生能源氫的富余區(qū)域，盡量在當地就近利用。”歐陽明高表示。

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

　　“固態(tài)電池充放電對溫度的要求較少。”一位關注固態(tài)電池領域的投資人告訴虎嗅。“現在，固態(tài)電池一部分用在航天領域，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，對基于硫化物全固態(tài)電池做了幾項測試，其中在低溫耐受性測試方面結果如下：

　　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——低溫對于這種硫化物全固態(tài)電池的容量影響，是非常小的。

　　“因為目前的硫化物固態(tài)電池，在高溫下的容量性能表現與常溫下沒有太大區(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。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顯著下降，這一點在硫化物固態(tài)電池上是幾乎沒有影響的。”上述人士告訴虎嗅。

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

　　寫在最后

　　最后，對于廣大北方的純電動車車主們和意向車主們，我們有五個小建議：

　　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、建議出遠門前提前規(guī)劃好充電補能點;

　　4、建議優(yōu)先選擇有熱泵空調的車型，即便是需要花錢選配;

　　5、如果上述四點都無法滿足，那建議您在車中常備一件鵝絨服。少開空調，降低能耗。

　　說實話，純電動汽車自然是有他的優(yōu)勢的，但是大家也要公平公正德看到他的劣勢。