电动车主不配有冬天

电动车主不配有冬天｜皆电

这个冬天，比往年更加寒冷。

国内北方多地都创下本世纪最低温记录，北京冬奥甚至也因为大雪按下了暂停键。

每年这个时候，最焦虑莫过于电动车主了。

『冬天来了，请对开电动车的朋友好一点』、『保车还是保命，这是一个问题』、『冬日出行求生指南：车内穿羽绒服，加帽子、手套，备好小毛毯和热水袋』、『开空调吧，担心车不到了公司；不开空调，又担心人到不了公司』...每到冬天，电动车主纷纷成了段子手。

消费者看中了电动车更节能、更智能、不限号、不限行的优势，但是冬天一来，这些优点都被续航两个字彻底击垮。

冬季续航大幅缩水，充电时间大幅延长，久置未开甚至直接没电。似乎买了电动车，就失去了过冬的权利。为什么会这样？

冬天降临，电动车的续航就会进入“量子状态”——谁也说不清这东西到底存不存在，还存在多少。

为什么会出现这个现象？主要原因有两点，一个是锂电池特性，另一个是暖风空调原理。

首先说第一个，锂电池。

传统发动机可以通过石油燃烧来做功，但动力电池的能量取决于活性锂的含量。

目前主流的动力电池有两种方案，一个是三元锂电池，另一个是磷酸铁锂电池。前者采用镍钴锰酸锂作为正极材料，后者采用磷酸铁锂作为正极材料。

虽有区别，但它们本质上都属于锂电池。电池工作，就是锂离子从电极中脱出或嵌入，并通过电解液到达另一极的过程。

所以，低温对电池有什么影响呢？

（1）低温环境下，锂电池的负极析理现象更严重，且析出的金属锂与电解液反应，其产物会沉积覆盖在电极材料上，导致固态电解质界面（SEI膜）厚度增加。

（3）低温环境下，电解液的浓度将增大，扩散系数会降低，从而导致电池内部的电荷转移阻抗（Rct）显著增大。

有实验表明，0℃以下时，锂电池温度每下降10℃，内阻约增大15%；在-20℃环境下，放电衰减甚至达到34%以上。这就是为什么你感觉，冬天的电池越来越不经用的原因。如果长期低温条件下使用会导致容量不可逆的衰退。

电池本质上是一门材料学，在材料改进之前，这样的材料缺陷都无可避免。

在此之上，锂电池的正极材料也会影响电池的低温性能表现。其中，磷酸铁锂的热稳定性要更强，但是不耐低温；三元锂电池更耐低温，但是能量密度比较高，热稳定性弱。譬如同样是特斯拉Model 3，三元锂电池版本可能冬季续航八折起步，但是磷酸铁锂版本冬季续航就要六折起步。

然后是第二个，暖风空调。

因为发动机通过石油燃烧做功，本身就会产生大量热量。燃油车空调可采用水暖式暖风结构，利用发动机产生的高温热量，让加热器芯升温，最后通过鼓风机将热量吹入车内。即可以利用余热制热。

但是电动车没有热源，没有余热循环，只能通过通电发热。

纯电车目前有两种主流制热方案：（1）PTC热敏电阻制热；（2）热泵式制热。

PTC热敏电阻制热，原理类似我们常见的“热得快”，它由金属管绕制而成，管内装有电阻丝，并填充氧化镁粉之类的绝缘材料。通电后，电流从电阻丝中流过即可发热。

因为以下优点，所以PTC热敏电阻制热得到了大范围的应用：

（1）发热效果好：发热速度快，制热效果明显。不只是电动车，有些燃油车也会使用PTC快速提高冷启动水温，加快回暖速度；

（2）相对安全：汽车上的PTC大多采用半导体发热陶瓷，无光无火，容易绝缘，安全隐患更少；

（3）结构简单、更加耐用：PTC方案的结构更加简单，寿命更长，不会出现老化后制热效果不稳定的情况。

但是PTC热敏电阻制热也有缺点，因为PTC材质的特点，制热系数（COP）最大值往往也不超过1，也就是发热效率不高，更加费电。

而这一点对电动车来说，很致命。

所以近几年的高端纯电车型都开始采用热泵式制热方案。

热泵式空调的原理是『热交换』，制热时，电动压缩机将抽吸来自车外换热器的低压端，低压低温制冷剂经四通换向阀，使得换热器在反向循环中充当蒸发器散热，向乘员舱风道内低温空气冷凝放热。

整个过程像一个运输热量的泵，而不是简单粗暴的通电发热，这也是它被称为热泵结构的原因。也因为如此，热泵空调的能耗效率要比PTC制热更高。

有研究数据表明，同等条件下，热泵空调相比PTC制热系数高出2~3倍，可以有效延长10%以上的续航里程。

但与此同时，热泵式空调也有缺点：

（1）制热较慢：热泵空调依靠换热器来交换热量，但是当内外温差达到平衡时，热交换效率下降，导致制热效果不明显；

（2）容易结霜、影响工作：当车外温度较低时，如果空气中含有较多水分，就容易会在车外换热器表面结霜，结霜后的车外换热器不能有效地吸收热量，导致热泵空调无法继续提供制热。所以一般的热泵空调，在零下10℃以下时效率将会大幅降低。

（3）结构较为复杂，成本更高。相对于PTC制热，因为需要布置更多的冷却管路，所以成本更高，更加复杂，耐用性也不如PTC制热。

可以看到，PTC制热和热泵制热都有明显的优缺点，要么制热效果好但是电耗高，要么电耗低但制热效果不尽人意。

所以有些车企，开始结合这两种技术做融合方案。

譬如说国产版特斯拉Model Y，空调系统同时包括热泵和PTC热敏电池，其中的低压PTC制热并不能直接向座舱内供暖，而是当热泵系统制热不足时，提供辅助加热；又譬如说小鹏P5，也同时搭载了热泵空调和PTC制热，在温度低于-10℃时，车辆就会启用PTC加热，为车内供暖。

看到这里，可能有人会问：电池不是发热很厉害吗？不能利用电池的余热来制热吗？

答案是可以的，但是这项技术还不成熟。目前还没有找到高效的回收方式。

理想ONE就有在探索，通过将『前段冷却模块』」、『热循环模块』以及『制暖系统（PTC和HAVC）』三个模块的组合，将电池热管理技术与空调系统结合，回收利用电池的余热。不过目前的效果还不明显，不能作为主要制热手段。

到这里，我们可以简单总结一下了：

（1）对电动车而言，温度越低，电池性能越差；

（2）电动车的空调制热也会消耗电量；

（3）PTC制热目前是主流，寿命长、安全可靠、技术成熟，缺点就是太耗电；

（4）热泵制热更节省电量，但是效果没有PTC制热好，极寒环境会掉链子；

（5）现在制热技术趋势是PTC制热+热泵的混搭方案，但是成本会更高；

（6）循环利用三电余热进行制热的技术还不完善，没有得到广泛应用。

所以，到这里，你应该就知道冬天电动车的续航去哪儿了。

因为锂电池的特性以及制热原理，注定了电动车在寒冷环境下续航会明显衰减。

那么车主怎么办呢？这里有一些小建议，虽然治标不治本，但应该能稍微缓解一下各位电动车主的冬季用车焦虑。

（1）尽量停放在室内停车场。室内的温度会比室外更加友好。

（2）不宜长时间静置。因为低温对电池的影响，即使是静置时，电池电量也会衰减——上次停车还有80%电量，放了几天再开，可能就只剩50%了。

（3）用完车后记得充电。寒冷天气下，电动车最好保持热车状态充电。车辆在行驶一段时间后，电池的温度会比冷车时更高，利用这个时机充电，充电速度会更快，对电池健康也更好。

（4）不用将电池完全充满。在电池活性相对较低的状态下，过度充电会更加损伤电池寿命，一般SOC达到80%-90%即可，没必要到100%。

（5）最后再说一个很关键的功能——电池预热。

低温降低电池活性，不仅会影响到放电（使用），也会影响到充电效率。

通常来说，充电模块都会有低温保护，当检测到电池组温度过低时，避免大电流直充对电池的损伤，所以会启动保护模式，限制充电功率。所以你会发现冬季的车辆充电时也被拉长，甚至时间翻倍。

但如果有低温预热功能，BMS在检测到电池电量过低同时处于寒冷环境时，会开启预热系统。通过电池组存储的电能，让电流通过电阻丝，产生热量，提前为电池预热，达到适宜的充电温度。

但这里也有牺牲，本就不富裕的电量，会有一部分被电池加热功能所占用，相当于用电量去换取充电时间了，车主们可以自行权衡。

清华大学新能源技术研究院实验室主任王诚曾抛出结论：零下5℃是一个重要分界线，当温度低于零下5℃时，电动车的电池将会出现明显衰减。

这就意味着，秦岭淮河以北的大部分北方地区，入冬之后，电动车基本难逃续航里程骤减的宿命，车主只能电动车多几分耐心。如果是在北方地区，购车时，请优先考虑车辆是否有电池加热功能。

欢迎在评论区和我们分享你的冬季用车体验及技巧。

（图/文/摄：皆电 唐科）