2020年12月份以來，國內北方地區開啟了“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，發現續駛里程大幅縮水。特斯拉標準續航升級版標稱的NEDC續航里程是468km，但是車輛充滿后表顯420公里續航里程，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、電池企業以及相關專家，冬季對純電動汽車續駛里程低的問題是如何看的?又有哪些解決方案?

為什么冬天里程會短?

冬季電動汽車續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)。

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，誘發電池熱失控。為了避免析鋰發生，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，也加劇了續航變少。

(2)空調耗能加劇

冬季開啟空調對電動汽車的續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駛里程損失。

與此相比，燃油車就略顯優勢，其暖風來自于發動機工作時產生的熱量：當發動機的冷卻系統給發動機散熱后，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是歐洲的續航測試標準，主要在歐洲、中國、澳大利亞使用。NEDC循環工況中，包含4個市區循環和1個郊區循環(模擬)，其中市區循環的車速較低，郊區循環的車速則較高一些。

中國汽車工業協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)工況下環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，而且沒有特別的規律性，屬于瞬態工況的范疇;速度區間覆蓋面更廣(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，冬季續駛里程打折問題更明顯，造成50%續航偏差也不稀奇。

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，各家企業也都在找尋解決途徑。

目前看，一般三種方式，精準續航評估、降低耗能，以及給電池加溫。

(1)調整車輛表顯續航里程接近真實使用狀態

在這方面，特斯拉先行一步，其表顯續航為EPA 續航里程，并會根據車主的駕駛習慣、充電習慣等因素動態調整，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下一步的發展趨勢。

 資料來源：蔚來提供

不過，傳統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溫度，智能調節工作模式，大幅提高系統工作效率，最終降低能耗，提升冬季續航能力。

(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動機供熱，溫度到設定值后，發動機會關閉，可利用余熱繼續供暖，不需要長時間開啟發動機，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，發出的大量熱量可以確保空調供暖，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，給企業帶來初期投資大、回報周期長的壓力，發展速度受到制約。

因此，蔚來建議，給予換電站投資和運營環節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。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，通過調節脈沖占空比調節加熱電流大小。

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。

寧德時代認為，這一方案有五點優勢。

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，正在開展產業化方案設計和推廣，并已與一汽、吉利等整車企業對接，預計今年可實現實際裝車應用。

葉盛基作為業內專家，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，通過技術進度改善電池的低溫性能，例如改善熱管理系統、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，整車企業要加大對整車系統工程研發，包括整車設計、低溫保護，能耗水平等，降低整車耗電量，力爭消費者實際續航里程和標注的續航里程一致。

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燃油車的區別，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，但是其節能環保、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。