2020年12月份以來，國內北方地區(qū)開啟了“速凍模式”。2021年1月份，北京一些日子的氣溫低于零下17攝氏度，號稱打破了21世紀以來最低氣溫紀錄。

對于因為疫情躲在屋子里的人們或許還好，但是對于室外的純電動汽車和車主來說，這個冬天有點兒難熬。

去年11月份，一位北京車主對Model 3磷酸鐵鋰版進行實測，發(fā)現續(xù)駛里程大幅縮水。特斯拉標準續(xù)航升級版標稱的NEDC續(xù)航里程是468km，但是車輛充滿后表顯420公里續(xù)航里程，實際行駛241公里后剩下5%電量，折算下來里程大約打了“6折”。

自此，媒體又開啟了一年一度的冬季車輛續(xù)駛里程測評，測評稿件比比皆是，但是大家大多表達了冬季車輛續(xù)航減少的事實，具體為何減少，如何改進沒有過多闡述。

那么車企、電池企業(yè)以及相關專家，冬季對純電動汽車續(xù)駛里程低的問題是如何看的？又有哪些解決方案？

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為什么冬天里程會短？

冬季電動汽車續(xù)駛里程縮短并不是什么“獨有特性”，燃油車在低溫下的油耗也會顯著提升，但是由于加油站很方便，用戶對此感受不深。

不過，由于電動汽車的特性，其冬季續(xù)駛里程縮短影響比燃油車更大。

（1）氣溫低導致電池活性下降

即使冬季燃油車油耗高，一般也不會續(xù)駛里程打對折的情況，這對純電動汽車就很普遍了。

原理上看，低溫使鋰離子電池活性降低。電池在低溫條件下導電率降低，內阻變大，最終導致可用容量降低。有的鋰電池在25℃時可用容量是100%，在-20℃時，可用容量只有61.24%，如果在-40℃，只有40.16%（下圖）。

資料來源：上汽提供

除了容量降低，氣溫低的情況下，鋰離子電池充電也很困難，充電使其負極表面容易堆積形成金屬鋰。鋰枝晶的生長會刺穿電池隔膜，造成電池內短路，誘發(fā)電池熱失控。為了避免析鋰發(fā)生，會限定充電電流。

如下圖所示為某款電池在不同溫度下直流快充的時間變化。在-14℃與7℃比充電時間延長超過70%（3%-80%SOC）。

資料來源：蔚來提供

此外，制動能量回收減少，也加劇了續(xù)航變少。

（2）空調耗能加劇

冬季開啟空調對電動汽車的續(xù)航里程也會產生極大影響。在電動汽車中，制熱功能則多由PTC加熱器實現，其本質上是通過電流的焦耳效應實現制熱，但是其效率不能100%轉化，一般為80%-95%，剩下的浪費掉。這些使得冬季車艙的環(huán)境控制負荷更大。

對此，上汽給出了一組數據加以說明，一般加熱器件功率為3—4kW，也就是車輛行駛1小時耗電3-4kWh，行駛2小時耗電6—8kWh……，以此類推。如果純電動汽車電量為35kWh以上，空調整體能耗占比能達到20%左右。

換句話說，空調的耗能直接轉化為續(xù)駛里程損失。

與此相比，燃油車就略顯優(yōu)勢，其暖風來自于發(fā)動機工作時產生的熱量：當發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)給發(fā)動機散熱后，通過風扇將散出的熱量送入車內，形成暖風，并不會形成額外耗油。

（3）測試工況與實際應用差距大

還有一個問題，就是電動汽車上標注的續(xù)駛里程，與實際應用也存在較大差距。

國內電動汽車測試采用的是NEDC工況。

所謂NEDC是歐洲的續(xù)航測試標準，主要在歐洲、中國、澳大利亞使用。NEDC循環(huán)工況中，包含4個市區(qū)循環(huán)和1個郊區(qū)循環(huán)（模擬），其中市區(qū)循環(huán)的車速較低，郊區(qū)循環(huán)的車速則較高一些。

中國汽車工業(yè)協(xié)會副秘書長葉盛基認為，在NEDC的測試中，測試時所有其余負載(空調，大燈，加熱座椅等)都會關閉，這與實際應用中存在較大差距。

為了彌補這個差別，中汽協(xié)參考了中國汽車工程研究院股份有限公司采用WLTC（全球輕型汽車測試循環(huán)）工況下環(huán)境適應性電耗差異對比（下表）。

資料來源：中國汽車工程研究院股份有限公司

可以看到，在23℃時，所有車輛續(xù)航最長，耗電最低。高溫、低溫都會對上述數據產生較大影響。

這里也解釋下WLTC工況。WLTC工況由四個部分組成，即低速、中速、高速和超高速。相比于NEDC工況，WLTC工況車速波動大、怠速工況少，而且沒有特別的規(guī)律性，屬于瞬態(tài)工況的范疇；速度區(qū)間覆蓋面更廣（最高車速較NEDC高出10km/h），測試周期也更長（循環(huán)距離較NEDC高出約12km，測試時間高出約10min）。WLTC工況更加貼合實際用車場景。

綜上可以看出，當冬季寒冷條件下，負載開啟時，受到負載(空調，大燈，加熱座椅等)影響，加上動力電池本身化學特性與整車設計及消費者使用習慣等，確實會導致純電動汽車實際續(xù)航里程和標注數據出現較大差距。

此外，磷酸鐵鋰電池由于低溫性能相比三元更差一些，加上自重更大，冬季續(xù)駛里程打折問題更明顯，造成50%續(xù)航偏差也不稀奇。

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怎么解決？

純電動汽車最終的競爭對手還是燃油車，短板太短必然會導致用戶流失，為此，各家企業(yè)也都在找尋解決途徑。

目前看，一般三種方式，精準續(xù)航評估、降低耗能，以及給電池加溫。

（1）調整車輛表顯續(xù)航里程接近真實使用狀態(tài) 

在這方面，特斯拉先行一步，其表顯續(xù)航為EPA 續(xù)航里程，并會根據車主的駕駛習慣、充電習慣等因素動態(tài)調整，因此更接近真實使用情況，從而降低車主對車輛實際續(xù)航里程預期的偏差。

針對磷酸鐵鋰電池的精準估算電量問題。特斯拉近期已經向搭載磷酸鐵鋰電池車輛陸續(xù)推送了新版本軟件升級，以降低顯示誤差和無故掉電情況的發(fā)生。同時，車主還可通過服務熱線按指導進行操作以校準電量估算。

當然這只能讓消費者看到更接近現實的續(xù)航，不能從根本上解決問題。

（2）引入熱泵技術降低冬季能耗

特斯拉新款 Model 3 和 Model Y 車型均搭載熱泵空調。熱泵是一種將低位熱源的熱能轉移到高位熱源的空調裝置。

可以將其理解為水泵的原理，把處于低位的河水通過管道在水泵的作用下抽到田間地頭。熱泵也是如此，它是熱量的“搬運工”，可以把低溫“物體”（包括氣體、液體）的熱量吸收出來傳遞到制冷劑內，再通對制冷劑的壓縮使其升溫，最終將高溫制冷劑通過冷凝器和車內空氣進行換熱，實現暖風的功能。（夏天通過改變熱轉換的方向，從座艙吸收熱量進行制冷。）整個過程中，電池的電能只應用在“搬運”熱量上，從而達到省電的初衷。

蔚來也采用了這一手段，其推出的ES6就采用了熱泵空調。蔚來方面認為，熱泵已經是電動汽車空調行業(yè)下一步的發(fā)展趨勢。

資料來源：蔚來提供

不過，傳統(tǒng)熱泵存在極寒天氣制熱效率低、成本高等劣勢。特斯拉方面表示，其在傳統(tǒng)熱泵的運行原理基礎上，經過巧妙設計，充分利用外界自然能（空氣），電機與電池的余熱，將原本的先天缺陷補足，不僅解決了極寒天氣的工作問題，同時大幅降低了成本。

特斯拉車輛可感知外界和自身系統(tǒng)溫度，智能調節(jié)工作模式，大幅提高系統(tǒng)工作效率，最終降低能耗，提升冬季續(xù)航能力。

（3）插槍保溫、智能調整充電速率 

中國科學院院士歐陽明高在百人會上也提到一些改善方案——插槍保溫和脈沖加熱。歐陽明高建議，車輛在家充電，可以提前半小時用電網電對車加熱。

此外具備雙向充電功能的快充樁，可以對電池進行脈沖加熱。

特斯拉采用的就是類似方式，通過充電設備會為電池加熱，提升充電速率。

特斯拉方面介紹說，如果客戶通過車機系統(tǒng)點選導航至特斯拉超級充電樁充電，車輛會自動在導航途中加熱電池至最合適快充溫度，以保證達到充電站點是可以迅速提高至快充速率。

（4）因地制宜推廣不同產品

上汽方面給出的建議是，北方低溫及極寒地區(qū)推廣插電式混合動力汽車和燃料電池汽車。

插電式混合動力汽車的空調采用發(fā)動機供熱，溫度到設定值后，發(fā)動機會關閉，可利用余熱繼續(xù)供暖，不需要長時間開啟發(fā)動機，以降低排放和能耗。

燃料電池汽車由于燃料電池工作點在70℃左右，發(fā)出的大量熱量可以確?？照{供暖，以及其他需要供暖的部件，同時大幅提高燃料電池的能量利用率，最高可達80%左右。

例如上汽在遼寧推廣示范的40輛FCV80燃料電池汽車，全年有5個月低溫天氣，其中2個月為低于-20℃的極寒天氣，車輛能夠正常運營，而純電動汽車基本無法使用。

（5）換電緩解充電時長問題

蔚來方面認為，換電可以有效緩解目前技術無法突破的充電時間長問題。但換電站其建設量大面廣，往往需要適度超前布局，給企業(yè)帶來初期投資大、回報周期長的壓力，發(fā)展速度受到制約。

因此，蔚來建議，給予換電站投資和運營環(huán)節(jié)進行資金及政策支持，如初始投資的建設補貼可以按照換電站的服務能力（和電容量相關）進行補貼，運營補貼也可以和使用效率進行掛鉤，引導提高換電站設施的使用效率。

（6）電池內部自加熱技術

寧德時代則從電池層面找尋解決方案。

寧德時代方面認為，現有方案主要是通過外部加熱提高電池溫度，加熱方式有熱敏電阻（PTC）、加熱膜或液冷系統(tǒng)。但是由于電池體積和熱阻大，外部加熱速率低（0.2-0.5℃/min），效果不理想。

寧德時代采用電池內部快速自加熱技術。主要原理是對電池進行大電流脈沖充放電，利用電池自身內阻對電池加熱，通過調節(jié)脈沖占空比調節(jié)加熱電流大小。

按照寧德時代的說法，該方案幾乎不增加成本，且完全自主創(chuàng)新，已在國內外申請了60余篇專利。實測表明該方案可在15分鐘之內將電池包從-25℃加熱到5℃，容量損失6%，放電能力提高7倍，充電能力提高5倍，和其他加熱方案相比，綜合性能最優(yōu)。

寧德時代認為，這一方案有五點優(yōu)勢。

首先，加熱快。直接在電芯內部加熱，溫升速率提高4-10倍，實際測試已達2℃/min，且仍有提升空間。

其次，均衡性好。電池溫度越低電阻越大，可實現加熱速率的自動均衡。實測顯示加熱過程中不同電芯間溫差在4℃以內。

第三，熱效率高。測試表明，將電池從-25℃的極端低溫情況加熱到可正常工作溫度（5℃），電池SOC僅下降約6%。

第四，成本低。不改變電芯結構，可利用電機控制器IGBT硬件，不增加硬件投入和成本，僅需要對軟件和控制策略升級。

第五，不影響電池包能量密度，測試表明對電池壽命幾乎沒有影響，對IGBT的壽命影響在10%以內。

據了解，寧德時代開發(fā)的電池自加熱方案已經完成電池模組和電池包層級的功能測試，正在開展產業(yè)化方案設計和推廣，并已與一汽、吉利等整車企業(yè)對接，預計今年可實現實際裝車應用。

葉盛基作為業(yè)內專家，給出了更為宏觀和綜合的建議。

一是，要加強動力鋰離子電池技術研發(fā)，通過技術進度改善電池的低溫性能，例如改善熱管理系統(tǒng)、添加添加劑等。同時，兼顧電池低溫性能、高溫性能和常溫性能平衡，根據電池最主要的使用工況平衡決定。

二是，整車企業(yè)要加大對整車系統(tǒng)工程研發(fā)，包括整車設計、低溫保護，能耗水平等，降低整車耗電量，力爭消費者實際續(xù)航里程和標注的續(xù)航里程一致。

三是，對消費者要科學引導，不僅在購車時科普宣傳純電動汽車與傳統(tǒng)燃油車的區(qū)別，還要灌輸正確的用車習慣，以提高純電動汽車與消費者之間的粘合度。

當然，不可否認低溫下電池活性降低是鋰離子電池的基本特性。我們可以期待低溫性能更好的下一代電池盡快出現，不過，在現有技術條件下，提供更高的續(xù)駛里程或許是能緩解消費者北方冬季使用體驗的最佳方法。短期內比較直接的方式還是電池成本下降和能量密度提升。

正如硬幣的兩面，純電動汽車雖然存在冬季低溫性能不佳的短板問題，但是其節(jié)能環(huán)保、使用成本低、更易實現智能化和科技感十足等特點，也是燃油汽車不能比擬的。

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