为了保暖，人们一到冬天就会穿上厚厚的外套。事实上不只是人怕冷，新能源汽车同样也怕冷，冬天的寒意就像是一只无形的大手，会毫不留情地扯下新能源汽车在续航方面的遮羞布。

对此，工信部装备工业一司在近日召开了电动汽车低温应对工作座谈会。它组织了中国汽车工业协会、中国汽车工程学会，以及十余家新能源汽车整车和动力电池企业，针对今年冬天可能出现的极寒天气，共同研究商讨对策，做好技术保障和工作预案准备，最大程度保障用户正常用车。

事实上新能源车企也深知这一点，因此它们在宣传时都会不约而同地忽略新能源汽车的冬季续航能力衰减这一问题，更加侧重于快充技术以及续航能力。然而，如果新能源车企所宣传的续航能力与冬季实际续航能力相差甚远，那么这样的续航能力又有什么意义呢？

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电动车为何为沦为“电动爹”？

多数人会把电动车冬季续航衰减的问题归到车内取暖上，确实这是个原因。燃油车可以利用发动机多余的热量来供给车内，而电动车必须要耗费一定的能量来给车内供暖，结果就是续航降低。我的Model 3不开暖空调比开暖空调，续航多大概20%左右，而且上海并不是一个寒冷的城市，相信随着纬度的增加，这个比值也会越来越大。

不过，这并非冬季续航衰减的全部原因，与锂电池的特性亦有很大关系。之前的文章也曾介绍过锂电池的结构，它是一层一层的，主要由正极、负极、隔膜和电解液组成。充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。可以把锂离子理解成勤劳的工人，负极是他们的住所，正极是工作的工厂。充电时工人们从工厂回到家里休息；放电时则从家里前往工厂工作。

寒冷温度对充、放电都有很大的影响。先说放电工况，北方的朋友应该都有这样的经验，手机明明是充满电了，但是放在口袋里冻了一阵子，结果就没电关机了，原因主要是气温对电解质的影响。

电解质可以想象成电子移动的解质，就好比水中的鱼儿。而低温把电解液冻住，如此电子的移动就会变的很困难，电池的内阻就会增加。当内阻增加到一定值的时候，电池内的电压就会降低到保护电压，自然手机就关机了。

电动汽车虽说很少听闻被冻的趴窝，但其电池的原理和手机电池差不多，只不过电动车会有一套电池热管理系统，为的就是让电池在正常温度下工作。面对低温、寒冷的环境，电池管理芯片会为电池加温，这部分能量必然也来自电池本身，那么续航自然就会降低。

也有厂商想出了别的办法，比如说威马汽车，它可以选装一个柴油辅助包，这东西的作用就是在冬天为电池加热，以保证电池良好的工作环境。从纯电动车的角度说，这是个好办法，但从汽车的角度说，这又有些荒唐，也说明纯电动车距离合格的交通工具还有很长的路。

另外，低温还会影响锂离子从负极（石墨层）移动到电解液中的速度，这同样会影响电池的性能和车辆的续航里程。这个过程比较复杂，一两句话说不太清楚，这里就不展开了。

再说低温对于充电的影响。前面说过，电池充电锂离子会在外部电压的作用下从正极流向负极。但在低温环境下，从正极出来的锂离子并没有都来到负极，中途有不少锂离子“迷了路”。而且充电速率越高，迷路、丢失的锂离子就越多，它们是呈线性关系的。

假如在同等低温环境下，以1C的速率充电，会有10%的锂离子丢失，那么用2C的速率充电就会有20%的锂离子丢失。（C是C-rate的简写，代表充放电倍率，数字越大充电越快。比如1C就是一个小时把电池充满，2C就是半个小时把电池充满）

锂离子丢失的越多，相应的电池容量就越低。如果丢失的20%的锂离子，从前100kWh的电池，现在就变成了80kWh。

为了解决这个问题，方法有二，要么给电池加温、要么大幅度降低充电速率（比如降到百分之一C）。后者基本被否决了，能量补给速度慢，本身就是电动车的致命弱点，再大幅降低基本就失去了实用价值。

厂商的保护措施都是在充电前给电池加热（当然这也会耗费电池的能量），或者在充电初期利用外部电源加热电池，等电池温度上来后在给电池充电。特斯拉在用车载导航到超充站时，都会跳出一条信息“正在给电池加热”，原因就是如此。

回到锂离子走丢的问题上来，这些丢失的锂离子会聚集在电池负极变成金属锂，这种现象也叫做析锂。虽然说多数锂金属会在后面充放电过程中，变成锂离子，但也会有少量的金属锂变不回锂离子，这会造成电池性能永久性衰退。

箭头处白色的物质就是析出的锂金属

另外多说一句，有观点说析锂现象影响电池的安全性，因为析出的锂金属可能会刺穿电池导致短路。不过，我查看了相关的研究论文，主流科学界并没有这种说法，锂金属非常脆弱，不足以刺穿电池。

除了动力电池不耐寒之外，电动车的空调暖气也会让原本就怕冷的动力电池雪上加霜。

众所周知，传统燃油车在夏天的油耗表现会比冬天更高，这主要是因为传统燃油车需要在天气炎热的夏天开启空调机来为车内提供冷气，而冬天则可以直接将发动机的热量搬运到车内来供暖。因此，传统燃油车在冬天开暖气并不会产生额外的油耗。

纯电动汽车与传统燃油车的供暖原理截然不同，前者并没有类似于发动机这样的发热源，因此它只能通过其他途径解决冬天车内的供暖问题。事实上纯电动汽车发展至今，新能源汽车车企在供暖这个问题上已经给出了几种不同的解决方案。

02

热泵空调不再给“电动爹”补刀

资料显示，目前新能源车空调系统制热方案分为PTC和热泵空调两种模式。

PTC加热是目前中低端纯电动汽车主流的供暖方式。所谓PTC加热的工作原理其实与我们在冬天常见的“小太阳”类似。它采用的是直热式半导体电阻，它的电阻温度会随着温度变化而变化，当外界温度降低时，发热量反而会增加，以此来达到恒温的效果。

然而，由于PTC加热需要消耗大量电能，因此这种加热方式会严重影响纯电动汽车的续航里程。据了解，PTC技术使用一个小时最少都要烧掉一度电，而纯电动车之所以会背负“电动爹”的骂名，这项供暖技术就是最大的帮凶。

以续航里程换来的温暖并不会让绝大多数纯电动汽车用户真正感到“温暖”，因此，更加节能的热泵空调就此应运而生。

热泵空调与制冷系统的工作原理类似，它将外界的热量搬运到了车内，并不需要像PTC技术那样以电能转换成热能。因此，热泵空调可以有效降低电耗，并不会让原本就“虚弱怕冷”的动力电池雪上加霜。

虽然热泵空调已经足够优秀，但是它实际上只解决了纯电动汽车供暖的问题，而大部分车型搭载的空调系统需要冷暖两用。因此主机厂往往需要对空调系统的结构进行改造，而这个改造工程与技术难度导致了热泵空调的成本高居不下。

仔细梳理可以发现，较高的技术难度、成本问题，是热泵空调推广过程中无法避免的难题。

由于热泵空调是通过转移环境中的热能制热，在高纬度低温环境的应用更有助于提高新能源车续航里程，更能体现热泵空调的技术能级。

从技术发展趋势看，热泵系统从座舱环境空调系统，将逐步深度集成电池温度管理系统、电机电控冷却系统，精细温控，冷、热按需分配，更大提升运行效率，进一步提高新能源车续航里程。

相对于PTC制热，热泵空调的结构也更为复杂，而技术难度的增高往往会带来成本的上升，这也成为热泵空调最初只搭载于豪华车型的原因之一。

虽然热泵空调系统面临问题较多，但耗电量低这一张王牌，让面向电动化转型的车企争相布局这一领域。国际车企方面，大众、奥迪、雷诺、宝马、日产等品牌均已实现将热泵空调量产装车；自主品牌方面，热泵空调也越来越流行，典型车型如荣威Ei、荣威MARVEL X、长安CS75PHEV 等也搭载了热泵空调。

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不当“电动爹”，电池还差一次变革

目前的动力电池之所以怕冷，主要是因为电解液是液体，它在寒冷的气温条件下会凝固。从理论上来看，搞清楚动力电池怕冷的症结所在之后，再来对症下药就简单了。然而，实际操作起来却是困难重重，目前车企与动力电池供应商主要就是让动力电池的工作温度尽可能接近25℃，以此来优化纯电动汽车的冬季续航能力。

除了部分定位低端的新能源代步车之外，大多数新能源汽车都配备了液冷恒温电池技术。该技术主要是通过在电池包内增加温控传感器以及液体管道的方式来控制电芯温度。如果传感器发现电芯过热，那么液体管道中的液体就会智能降温，反之则会加热升温，以此来确保动力电池一直在合适的工作温度。

液冷恒温电池技术虽然能够缓解电解液怕冷的硬伤，但是它并不是新能源汽车完美的御寒方案。要知道，液冷恒温电池技术本身并不会制冷或者加热，而是需要依赖动力电池为其供电来进行恒温。

在天气寒冷的情况下，动力电池本身就处在“消极怠工”的工作状态，此时还需要给抽取一部分电能给自身加热，并且为了安全起见，液冷恒温电池术的加热速度并不是很快。因此，这样拆东墙补西墙的技术带来的实际效果并不是非常明显。当然，还有一些厂商对治疗动力电池“恐寒症”有着独到的见解。

为了同时解决纯电动汽车冬季续航衰减以及供暖两大难题，威马在它的热管理2.0系统中加入了一台用于给电池组恒温的柴油加热器。威马的热管理2.0系统的柴油加热器除了会用于电池组的恒温工作之外，还能够协助空调制热，用于空调暖风系统。然而，这套看似全能的威马汽车热管理2.0系统也并非毫无槽点。

首先，威马热管理2.0系统既然需要烧柴油，那么就会产生尾气排放，与新能源汽车的环保初衷相悖。其次，通常来说，同时拥有内燃机和发电机的混动车型往往并不存在续航焦虑。搭载热管理2.0系统的威马既需要加油，也需要充电，还无法避免纯电动汽车用户的续航焦虑。最后，这样的做法不但让纯电动汽车的机械结构变得更加复杂，同时也增加了车身的整体重量。

由于怕冷是电池本身就存在的特性，因此大多数车企、动力电池技术供应商都不约而同地选择了一条治标不治本的技术路线，并没有找到一条能够根治动力电池冬季续航能力衰减的方法。

如今的新能源汽车想要做到不惧严寒，唯有进行一场改变动力电池化学结构的技术变革。如果能够找到一种对气温条件没那么苛刻的电解质，替代目前主流的电解液，那么纯电动汽车或许才能彻底摆脱“电动爹”的骂名。

本文来源：锋出行 ， 汽车观察Autoobserver， 新车新技术