出品 | 虎嗅公共汽車組

作家 | 王笑漁

年年冬天，都是電動車主們憧憬油車的功夫。

前段功夫，蔚來創(chuàng)辦人李斌在采訪中表白：“實足不領(lǐng)會，如何此刻再有人買油車？油車除去能聞點汽油味，其余再有什么好？”此番議論引入不少網(wǎng)友的質(zhì)疑：“我想不通為啥買電動車”。

在北京惟有綠牌目標(biāo)的劉教師，就懊悔買了純電動車。他報告虎嗅：“我的車充溢312公里的續(xù)航，在一天一夜的功夫維度里（包括白晝行駛和晚上放置掉電），連100公里都跑不到。必需每天都充氣，每天找樁真心胸疑人生，有采用我確定不買純電”。

冬季續(xù)航打五折，早已是車主內(nèi)心默許的究竟。

懂車帝邇來做了一次嘗試表露，讓市情上41款新動力公共汽車，在外溫-20℃、車內(nèi)空氣調(diào)節(jié)設(shè)為24℃的前提下跑續(xù)航，截止惟有蔚來EC6（官方續(xù)航歷程為615km）、小鵬P7（實地測量續(xù)航為316.2km）兩款車型續(xù)航歷程能沖破300公里，NEDC續(xù)航完畢率辨別為54.78%、47.19%。

中國汽車工業(yè)重心也對6款搶手車型做了續(xù)航嘗試，低溫續(xù)駛歷程平衡低沉率為39％。同聲，局部車型在常平靜低溫前提下表顯續(xù)航歷程的估量精確度也生存很大分別，后者平衡估量精確度僅為66％。

續(xù)航短、掉電快更是朔方電動車主的常態(tài)。

常常來說，確定一臺純電動車?yán)m(xù)航歷程的成分重要有三大類：1、干電池含量；2、電耗；3、外部成分（駕駛風(fēng)氣、行駛工況等）。而對于一個普遍的電動車車主來說，處置冬季續(xù)航焦躁的本領(lǐng)并不多：你要么換車/換干電池，要么就更一再地去充氣，大概就少開空氣調(diào)節(jié)、縮小電耗。

“冬天電車再不開空氣調(diào)節(jié)，那真是個冷棺木”，劉教師報告虎嗅。莫非，除去衣著大鵝絨服開電車，就真拿“冬季續(xù)航焦躁”沒方法了嗎？

一、冬季續(xù)航短，都是干電池太嬌貴

鋰干電池，它生來嬌貴。

既受不了太熱，也不愛好太冷，最符合的處事溫度在15-40℃之間————廣東省的冬季、夏日溫度之差，大約也即是這么個范疇。在2020年，廣東省賣出新動力公共汽車155,878輛，與之產(chǎn)生明顯比較的是，2020年東北三省賣出的新動力公共汽車總和為9,943輛，占比僅為世界銷量的0.92%。

東北的低溫嚴(yán)冬前提，固然不會對車輛的能源輸入形成較大感化，但干電池的含量會低沉，并且充氣進程對溫度范疇的訴求更為嚴(yán)苛。更要害的是，鋰干電池在0℃以次充氣簡單爆發(fā)析鋰局面，惹起不行逆的傷害和安定題目——長久往常，還大概會誘發(fā)短路、助燃。

鹽酸鐵鋰（LiFePO4）干電池里面的尖端放電進程（圖源：Materials insights into low-temperature performances of lithium-ion batteries）

鋰干電池之以是嬌貴，還得從干電池資料形成說起。

行業(yè)內(nèi)部合流的能源干電池道路有兩種：三元鋰和鹽酸鐵鋰。它們的陽極資料普遍為三元（NCM/NCA）、鹽酸鐵鋰（LFP），而負(fù)極為石墨（Graphite）。充氣時，鋰離子從陽極晶格出來，穿過電解質(zhì)溶液隔閡到負(fù)極，嵌入石墨層間。而尖端放電的進程，是從石墨負(fù)極層間里出來，再回到陽極晶格。

別看這一顆小小的干電池，這然而一個攙雜的電化學(xué)體例，個中囊括了液體資料：陽極資料、負(fù)極資料，纖維隔閡等；以及液體資料：有機電解質(zhì)溶液（包括鋰鹽，溶劑及其余增添劑）等。

不管是資料，仍舊反饋進程，城市遭到低溫的感化——液體資料的“熱脹冷縮”、液體資料在低溫下黏度增大以至凝結(jié)、帶電粒子的傳質(zhì)進程和電化學(xué)反饋的速率貶低。

舉個例子，在低溫下，電解質(zhì)溶液變粘稠，這功夫控制尖端放電的鋰離子就難以穿過，那么尖端放電功效就會“大打扣頭”，而同聲鋰離子的活性也會貶低，本人“懶得動”。最后展示的截止即是，本質(zhì)行駛歷程與車企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)定的續(xù)航歷程實足不符。

在各別的溫度下，都會和高速鐵路駕駛的續(xù)航航范疇（動作為UDDS-Urban Dynamometer Driving Schedule都會路途輪回工況、右圖為SFTP US06-劇烈駕駛工況）

其余，各別的陽極資料，在低溫下的展現(xiàn)也有分辨。

NatureEnergy上的一篇作品，比擬了鹽酸鐵鋰刀片干電池（LFP blade battery）、方殼三元鋰干電池（NMC622 VDA battery）構(gòu)成的40kWh干電池組的電動車，在各別溫度下的續(xù)航歷程展現(xiàn)。

高溫下，兩者在都會路途輪回工況和劇烈駕駛工況的續(xù)航歷程大概溝通，鹽酸鐵鋰的續(xù)航稍微高出三元鋰干電池。但溫度低沉至沸點此后，續(xù)航歷程都展示了驟降，更加是鹽酸鐵鋰。

在UDDS都會路途輪回工況下，溫度降至-10°C時，LFP干電池的車?yán)m(xù)航歷程低沉到了158km，在-20°C時續(xù)航航歷程低沉到39km比擬之下，運用NMC622干電池的車在-10°C前提下行駛歷程為228公里，在-20°C下行駛歷程為157公里。

在US06劇烈駕駛工況下，溫度對續(xù)航歷程的感化更為明顯。在0°C時，LFP干電池的續(xù)航歷程僅為NMC622干電池續(xù)航歷程的58%，在-10°C時，這一比率進一步低沉至30%。

“鹽酸鐵鋰干電池在0°C情況下含量維持率約60-70%，零下10°C時衰減到40-55%，零下20°C只剩下20-40%，而三元鋰干電池在-20°C前提下仍舊不妨維持平常干電池含量約70%-80%，冬季對于搭載鹽酸鐵鋰干電池車型來說無疑是‘落井下石’?！币晃荒茉锤呻姵貥I(yè)渾家士表白。

二、冬季掉電快，是為了“供”著干電池

即使你的車是鹽酸鐵鋰干電池，比方像“國產(chǎn)神車”宏光MINI EV這種。那么每到冰冷的冬天，你的可用的續(xù)航歷程不只更低，并且開起來也會十分耗電。

電動車和燃油車一律，在冬季的能源消耗城市比夏日要高。在低溫下，燃油車的發(fā)效果熱功效會低沉，進而引導(dǎo)噴油量減少，大概開熱氣啟用收縮器之類因為也會引導(dǎo)油耗減少。但油車的長處是，燃油車的發(fā)效果爆發(fā)的余熱不妨用來車艙內(nèi)部供應(yīng)暖，總完全動力運用功效上做到提高。

而且，燃油車不妨輕快地找到周邊的加油站，但電動車并不是隨時都不妨實行動力補給。以是，電動車更須要提防車輛的動力運用功效——說句人話，即是省電。

能源消耗，常常來說分為兩種計劃辦法，“歷程能源消耗”和“功夫能源消耗”。歷程能源消耗迷惑釋，開得越遠(yuǎn)、越快耗費越大；功夫能源消耗即是，盡管你跑了幾何歷程，單元功夫內(nèi)的能源消耗都是恒定的。比方你固然只開了10公里，但堵了10個鐘點，開著空氣調(diào)節(jié)電一會就掉光了。

而純電動車的冬季能源消耗，除去啟動電機這項最基礎(chǔ)的能源消耗除外，干電池?zé)崽幹靡约安膳暮馁M（乘員采暖、玻璃除霜、干電池加熱、干電池保鮮等）占到了整車能量耗費的一半之上，到達(dá)54%——簡直分為兩大類能源消耗：干電池制熱、車內(nèi)制暖。

前文說過，干電池對處事溫度訴求嚴(yán)苛。

在低溫前提下，電動車城市須要運用空氣調(diào)節(jié)體例的制熱本領(lǐng)，來耗費電能為干電池舉行升壓：一上面，如許做是為了恢來電池充尖端放電本能；另一上面，是為了提防低溫對干電池形成不行逆的妨害（比方前方說過的在0℃以次充氣簡單爆發(fā)析鋰局面）。

之前很多老款純電動車上的制熱體例，都是PTC加熱。PTC，又叫正溫度系數(shù)熱敏電阻，望文生義即是跟著溫度的升高電阻也在升高，以是不妨實行常溫發(fā)燒。由于PTC本錢低、構(gòu)造大略、出熱快、受外界情況感化小，所以從初學(xué)車到高端車都一致在運用。

PTC有一個沉重題目，由于它極端費電，進而徑直感化車輛續(xù)航。

跟著外界溫度貶低，PTC的電阻值隨之減小，電流利過電阻爆發(fā)熱量，其制熱量效比最大值不勝過1，也即是說1kW電量最多可爆發(fā)1kW熱量。假設(shè)你冬季行駛時翻開暖風(fēng)，全程起碼耗費三分之一電量，功率越大消耗能量越大，功夫越久消耗能量越大。

PTC和熱泵的能源消耗比較（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 ）

一面給干電池加熱，一面給車艙內(nèi)部供應(yīng)暖，能源消耗也就曲線飆升，續(xù)航也就蹭蹭蹭往下掉。

據(jù)SAE International的嘗試表露，在0℃時，沿用PTC加熱辦法時的續(xù)航歷程為無制熱的45.2%，而熱泵制熱則為62.2%。在-10℃時，用PTC加熱的續(xù)航歷程為無制熱的45.2%，熱泵則為62.2%。

在零下十度和零度的情況下，無制熱、PTC加熱、熱泵的行駛歷程分別，根源：SAE International

什么是熱泵？

熱泵望文生義即是，把外界的低溫?zé)崃俊氨谩钡綄α?溫的搭客艙?。熱泵空氣調(diào)節(jié)的道理，本來即是利?了咱們在國學(xué)學(xué)過的揮發(fā)吸熱，風(fēng)化放熱的熱?學(xué)道理（忘懷的伙伴，去翻國學(xué)課文），再利?低沸點的制冷劑將情況中的熱量帶?到搭客艙中。

與PTC加熱各別，PTC是實簡直在的能量的爆發(fā)進程，能效比大概在0.95，需耗費特殊多的電能；而而熱泵制熱計劃是以冷媒為介質(zhì)的熱傳播的進程，是能量的搬運，最高能效比不妨到達(dá)2，也就表示著同樣的熱量需要，熱泵制熱計劃比擬于保守的非熱泵制熱計劃，電能耗費僅為一半。

但熱泵體例，只是是處置兵臨城下，并不是最終計劃。

比亞迪海豬的集成熱處置體例

熱泵體例之以是不常?，即是由于?個字“貴”。熱泵比PTC要攙雜得多，波及六通閥、八通閥等這種對安排和創(chuàng)造本領(lǐng)訴求較為嚴(yán)苛的零元件，由于做不到的話相反會爆發(fā)過剩的樂音感化駕駛領(lǐng)會。

比擬較保守?zé)崽幹卯a(chǎn)物，新動力熱處置體例這套三電體例冷卻和熱泵空氣調(diào)節(jié)等擺設(shè)，足足將單車配系價格量提高了3倍。比方，在群眾ID.4的CO2熱泵選配包價錢為9000元。而特斯拉、比亞迪等品牌的局部車型暫時都是以標(biāo)配的情勢生存。

要說攙雜性，熱泵中的“集成閥”必需榜上馳名。由于，它不妨徑直感化了一個熱泵體例能實行幾何種處事形式，以比亞迪的e平臺 3.0熱泵體例為例，它具備11種處事形式：單干電池加熱形式、單乘員艙采暖形式、乘員艙采暖+干電池加熱形式之類。

以搭載熱泵直冷直熱本領(lǐng)的比亞迪海豬為例，在露天氣溫近-10℃的沈陽舉行續(xù)航嘗試（嘗試前提：24度機動空氣調(diào)節(jié)、規(guī)范形式能源接收、ECO形式、無座椅加熱、車載兩人），截止表露：本質(zhì)行駛歷程242km，表顯續(xù)航掉了347Km，續(xù)航完畢率快要70%。

比亞迪的熱處置集成模塊長這個格式，不妨管它叫“六通閥”，由于有六個不妨切換連通目標(biāo)的閥

很多海內(nèi)耗費者交戰(zhàn)到熱泵的觀念，該當(dāng)是從國產(chǎn)特斯拉Model 3發(fā)端。在那套熱泵體例中，特斯拉的工程師們，安排了一個不妨電氣控制切換水道輪回流向的超等旁通閥門——八通閥，還標(biāo)新立異的在這個元件上畫了一個八爪魚。

她們將保守的熱泵空融合車輛的干電池體例、能源體例經(jīng)過八通閥舉行了買通，完全抑制了各別體例的余熱，同聲舉行了融洽，爆發(fā)了多達(dá)12種處事形式。

八爪魚

對于這一精巧的安排，關(guān)切的知乎網(wǎng)友@cw5586就領(lǐng)會道：特斯拉的革新是把干電池的炎涼體例和駕駛艙的炎涼空氣調(diào)節(jié)貫串起來了（用兩個換熱器實行），徑直運用駕駛艙炎涼空氣調(diào)節(jié)的大換熱器處置干電池的炎涼動力需要，便宜有兩個：

一是更加緊湊（用八通閥和兩個換熱器代替其它車廠用的徑直發(fā)燒元件和散開水箱），用兩個小換熱器把熱量導(dǎo)給駕駛艙空融合決；

二是功效高，空氣調(diào)節(jié)盡管制熱仍舊制冷都能實行十分于電能3.5倍的輸入，十分于普及干電池?zé)崽幹霉π?.5倍，同聲還不妨運用干電池的熱量（比方冬天行車干電池發(fā)燒就導(dǎo)向駕駛艙不妨儉樸一點空氣調(diào)節(jié)耗費的電），而其它廠家的辨別體例干電池加熱是徑直加熱，功效比特斯拉差3.5倍，行車進程中干電池發(fā)燒沒轍運用惟有徑直用散熱器耗費掉。

但須要提防的是，熱泵體例也分“段位”。在極低溫情景下，有些熱泵體例大概會“歇工”。

比方，在東北這種冬天零下十幾度的情況中，車外溫度較低的同聲，氣氛中含有較多潮氣。這種極其前提下，氣氛中的潮氣會在車表面面結(jié)霜，結(jié)霜后引導(dǎo)換熱安裝很難再從外界情況靈驗地接收熱量，引導(dǎo)熱泵空氣調(diào)節(jié)沒轍連接處事，普遍熱泵體例在-10℃以至更低的功夫，就徑直“歇菜”了。

到了-10℃，以至更低的溫度時，你仍舊須要靠PTC加熱來保護溫度。以特斯拉之前頒布專利來看，特斯拉Model Y裝備的一個工業(yè)氣壓的PTC，會在干電池溫度在-10~10℃這個區(qū)間扶助熱泵空氣調(diào)節(jié)攙和處事。

固然，也有少許比擬極其的方法，像一汽新動力的出租汽車車會加裝柴暖，以及像威馬EX5-Z上有一個柴暖體例——在車身右后側(cè)開了一個加油口，用來加注柴油，再經(jīng)過柴暖體例對干電池包和空氣調(diào)節(jié)舉行加熱。以此，來縮小電耗。這種本領(lǐng)固然抗凍，但與電動車的環(huán)境保護觀念自然相斥。

總之，那些“暖寶貝”計劃都不過過度計劃，談不上完備。但處置飽暖仍舊夠了。

三、在東北，鋰干電池沒有將來

那，有沒有對立“完備的”計劃呢？氫燃料干電池和固態(tài)干電池，領(lǐng)會一下。

本年10月，140輛豐田氫燃料干電池車MIRAI在大連通過海關(guān)入境。此次入境的MIRAI氫動力干電池車是由阿曼豐田公司創(chuàng)造的氫動力干電池公共汽車，續(xù)航850公里，該批車輛將在北京冬季奧林匹克運動會功夫供給輸送效勞。

鋰干電池在2021年得意無窮，但到要害功夫卻上不了臺面。

2022年北京冬季奧林匹克運動會與冬殘奧會會競賽功夫，延慶、張家口將加入700余輛氫燃料干電池公共交通車，為賽事供給交通效勞保護。而這種由一汽福田歐輝客車消費的11米48座高頭等氫燃料干電池客車，車輛裝備80KW氫燃料干電池發(fā)效果，8個氫氣瓶組，續(xù)航本領(lǐng)達(dá)500公里之上。

相較于嬌貴的“鋰干電池”，低溫情況對于氫燃料干電池的運用感化較低。

燃料干電池暫時主假如有兩種道路，一種是非金屬雙極板，另一種是石墨雙極板。個中，非金屬雙極板的熱容小，更簡單實行低溫啟用。比方，驥翀氫能在客歲就頒布了一款MH170非金屬板燃料干電池電堆，號稱不妨在-39℃實行冷啟用。驥翀氫能創(chuàng)辦人、股東長付宇則表白：“它不妨在華夏宏大的朔方，以至是俄羅斯、中亞等極寒地域運用。”

華夏農(nóng)科院院士、華夏電動公共汽車百人會副理事長歐陽明高覺得，我國西部、北部等可復(fù)活動力充分、純電動車浸透率較低的地區(qū)，或?qū)⒆兂蓺淙剂细呻姵剀嚨呐d盛空間。

“萬里長城以北、西部和西北部基礎(chǔ)上是冬季溫度低、動力出發(fā)地多，可復(fù)活動力的會合度高，具備氫能消費和運用的場景，特殊符合氫能全財產(chǎn)鏈興盛。此后5到10年，氫能商場的沖破口大概符合于商場化場景，即是在可復(fù)活動力氫的富裕地區(qū)，盡管在本地就近運用?！睔W陽明高表白。

除去氫燃料干電池除外，全固態(tài)干電池也是一種更逼近實際的“理念計劃”。

“固態(tài)干電池充尖端放電對溫度的訴求較少?！币晃魂P(guān)心固態(tài)干電池范圍的入股人報告虎嗅。“此刻，固態(tài)干電池一局部用在航天范圍，外天外的時差可比公共汽車上海大學(xué)多了”。

Kentaro YOSHIDA and Keizo HARADA在“All-Solid-State Lithium Batteries with Wide Operating Temperature RangeMitsuyasu”作品中，對鑒于氯化物全固態(tài)干電池做了幾項嘗試，個中在低溫耐受性嘗試上面截止如次：

干電池在低溫-40℃規(guī)則的充尖端放電（The test conditions were a constant current of 0.02mA, charged to 0.02mAh, and discharged to 3.0V）、輪回（考查前提為恒流0.02mA，充至0.02 mAh，尖端放電至3.0V）前提下。

不妨創(chuàng)造——低溫對于這種氯化物全固態(tài)干電池的含量感化，利害常小的。

“由于暫時的氯化物固態(tài)干電池，在高溫下的含量本能展現(xiàn)與常溫下沒有太大辨別。而在零下四十度的低溫情況下充尖端放電，干電池含量遭到的感化也在5%以內(nèi)。在充尖端放電倍率上，普遍的液態(tài)干電池到0度此后充氣的速率就會明顯低沉，這一點在氯化物固態(tài)干電池上是簡直沒有感化的。”上述人士報告虎嗅。

在氫燃料干電池和全固態(tài)干電池未量產(chǎn)上車之前，東北老鐵們?nèi)耘f再享用一下燃油車帶來的痛快吧。

寫在結(jié)果

結(jié)果，對于宏大朔方的純電動車車主們和理想車主們，咱們有四個小倡導(dǎo)：

1、倡導(dǎo)優(yōu)先采用大干電池含量車型；

2、倡導(dǎo)出遠(yuǎn)門基礎(chǔ)前籌備好充氣補能點；

3、倡導(dǎo)優(yōu)先采用有熱泵空氣調(diào)節(jié)的車型，即使是須要費錢選配；

4、即使上述三點都沒轍滿意，那倡導(dǎo)您在車中常備一件鵝絨服。少開空氣調(diào)節(jié)，降拙劣耗。

趕快就發(fā)端春節(jié)旅客運輸了，蓄意電動車主們提早籌備好充氣道路，免得出此刻充氣站過年的為難情況。

參考材料：

[1] Meyer, J.J., Lustbader, J., Agathocleous, N., Vespa, A. et al., “Range Extension Opportunities While Heating a Battery Electric Vehicle,” SAE Technical Paper.

[2] A materials perspective on Li-ion batteries at extreme temperatures,NATURE ENERGY.

[3] Temperature effffect and thermal impact in lithium-ion batteries: A review,Progress in Natural Science.

[4] Xiao-Guang Yang, Teng Liu and Chao-Yang Wang ,Thermally modulated lithium iron phosphate batteries for mass-market electric vehicles,NATURE ENERGY.

本實質(zhì)為作家獨力看法，不代辦虎嗅態(tài)度。一經(jīng)承諾不得連載，受權(quán)事件請接洽 hezuo@huxiu.com

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