劃重點：
低溫對鋰離子電池的傷害是全方位的：一來充電不滿，二來放電不順，三來制暖又非常耗電。這一多管齊下，開流節(jié)源，電動汽車冬季可能導(dǎo)致續(xù)航減半也絕不是很夸張的說法了。
購車前，建議消費者全面認知電動汽車的冬季續(xù)航問題，充分考慮家庭及工作單位的充電基礎(chǔ)設(shè)施情況。
在駕駛電動汽車時，建議消費者多使用經(jīng)濟模式(EOC模式)和高能量回收模式。不推薦消費者自行加裝柴油加熱器，工程上會有不少漏洞。
如果說2019年是電動汽車普及元年，那么2019年的冬天，就是大部分新能源車主面臨的第一個嚴峻考驗 ——續(xù)航縮水、充電困難、手腳冰涼，不敢開制暖。
這不禁引起了車主的困惑：鋰電池都拿2019年的諾貝爾獎了，為啥我車上的鋰電池還這么不頂用呢？是廠家使用了劣質(zhì)電池？還是鋰電池的本性如此？今天，我們將從鋰電池的原理角度，深入討論這一話題。
電動汽車為什么比手機更怕冷？
關(guān)于“鋰電池怕冷”這一常識，最大的科普者就是大名鼎鼎的蘋果手機：充滿電的iPhone6在寒冷的冬季出門，沒幾分鐘就只剩下60%的電量。若路上多耽擱一會，它直接給你關(guān)機了，連打個滴滴的機會都不給，苦不堪言。
相比手機，電動汽車更怕冷。通俗地說，是由兩個原因?qū)е碌模阂皇侨伺吕?，二是電池怕冷?/p>
人怕冷，于是就要開暖風(fēng)。即便是大家都熟悉的燃油車，夏季開空調(diào)油耗也會大幅上升。而冬季開暖風(fēng)，情況會更加嚴峻，原因在于：
1、制暖需求量更大：制暖/冷消耗主要由溫差決定，冬季-10℃20℃，制暖需求30℃。夏季35℃25℃，制冷需求也就10℃而已。
2、制暖效率更低：制冷由空調(diào)“電能/動能搬運熱量”來實現(xiàn)，也就是“冷泵”。而制暖通常還是由“電能轉(zhuǎn)化熱量”的PTC來實現(xiàn)，效率要低?！半娔馨徇\熱量”的“冷泵”應(yīng)用還不普遍。
燃油車的乘客也怕冷啊，為啥沒覺得冬天制暖更耗油呢？原因在于，發(fā)動機工作會產(chǎn)生大量的熱，這些熱量足以家用小轎車使用了。而電動汽車呢？工作的時候電池、電機都非常地“冷靜”，沒有余熱可用?。?/p>
如果發(fā)揚阿Q精神，咱們也可以換個角度來理解：電動汽車正是因為能量轉(zhuǎn)換效率高達90%以上，比發(fā)動機的20-40%高很多，所以余熱才少、所以才需要消耗額外的制暖能量的！這樣理解是不是舒服多了？呵呵。
至于電池怕冷，大部分人僅有模糊的、感性的認識，而不清楚具體原理，現(xiàn)在我們以通俗易懂的方式來講解其中的邏輯。
低溫是如何折磨鋰電池的？
鋰離子電池的基本原理（如下圖），我們只理解以下3點就可以了：
1、正極才是鋰離子的家：當(dāng)所有鋰離子均到達正極，回到家時，它們就不再想動了。也就是，沒電可放了。
2、強迫鋰離子背井離鄉(xiāng)，就是充電：為了避免成為“死肥宅”，人們就要“充電”。正負極通電之后，在各種電場力、擴散力、電化學(xué)力的作用下，鋰離子們背井離鄉(xiāng)，離開正極的家，穿越電解液，來到負極暫居下來。也就是，充滿電了。
3、思鄉(xiāng)心切，期待放電：鋰離子思鄉(xiāng)心切，一旦有機會飛奔回正極，回家的過程中伴隨著巨大的能量釋放，驅(qū)動車輛前行。
那么，低溫下的鋰電池，發(fā)生了哪些變化呢？
容量損失：鋰離子 “凍住，不許動”。負極的鋰離子本來思鄉(xiāng)心切，但低溫下部分鋰離子失去活性(圖中黃色圓圈)，不愿意出門了。打個比方，本來你在銀行有100萬元，惹上官司后銀行凍結(jié)了20萬元，這部分就不能使用了。若能證明清白(溫度恢復(fù))，凍結(jié)的20萬元還能恢復(fù)(電量也能恢復(fù))，不會憑空消失。
放電損失：電解液固化，“歸家異途”兇險。溫度正常時，鋰離子可以順利地穿過電解液。低溫時，電解液變得“粘稠”，甚至“結(jié)冰”，鋰離子的歸家異途就變得兇險了，要費不少力氣才能穿過去。
具體表現(xiàn)就是內(nèi)阻增大（如下圖3種不同狀態(tài)的電芯，在0度以下的時候內(nèi)阻都顯著增大）本來一度電能跑5公里的，現(xiàn)在只能跑4公里了。打個比方，這相當(dāng)于增加了“能量稅”，好好的10萬元，只買到了8萬元的貨品；一旦花了出去，再恢復(fù)正常溫度，這部分損失的能量也回不來了。
充電衰減：直觀地理解，負極材料的晶格就像蜂巢一樣，鋰離子來了之后可以“嵌入”進去，英文叫intercalation。在低溫下，晶格就收縮了，鋰離子“嵌入”變得困難。所以電池管理系統(tǒng)就自覺地降低充電速度，這就會導(dǎo)致第二天早上也充不滿，本來就堪憂的續(xù)航，雪上加霜。
有人說，如果我讓BMS在低溫下強行加大電流呢，就不能把鋰離子給強行擠進晶格嗎？答案是，可以是可以，但晶格有可能就“擠破”了，這會造成電池容量的永久性損耗。所以兄弟，心急吃不了熱豆腐，霸王硬上弓是不可取的。
可以看出來，低溫對鋰離子電池的傷害是全方位的：一來充電不滿，二來放電不順，三來制暖又非常耗電。這一多管齊下，開流節(jié)源，電動汽車冬季可能導(dǎo)致續(xù)航減半也絕不是很夸張的說法了。
車企采取了哪些措施？
了解鋰電池原理之后，我們得知：并非車企使用了劣質(zhì)電池，而是鋰電池本性如此?。∫苍S未來會有質(zhì)變，但短期來看鋰電池?zé)o法擺脫低溫的困擾。那我們就可以原諒車企了嗎？非也，盡管無法從根本上解決這一難題，但車企還是可以采取措施來緩解 —— 在此，我們盤點一下國內(nèi)外造車新勢力的措施吧！
首先我們要了解下解決問題的一項通用措施：熱泵系統(tǒng)。電池怕冷，那是絕對忍不了的。一般的電加熱叫PTC，聽起來挺高科技的，其實就是電流通過電阻，根據(jù)焦耳定律放熱。這種電加熱方法，1度電可以轉(zhuǎn)換成1度熱，效率較低。
有沒有1度電帶來更多熱量的方法呢？有的，也就是所謂的“熱泵”，可以簡單地理解為空調(diào)制冷的反過程。
理論上來說，熱泵系統(tǒng)可以用1度電帶來3度熱，制暖效率達300%。有些家用空調(diào)真的能達到這種效率，非常節(jié)能。但是，就像發(fā)動機特性一樣，要想達到如此高的效率，熱泵/空調(diào)需要穩(wěn)定的溫度、濕度、風(fēng)速條件(這些都是影響蒸發(fā)與冷凝的因素)。
居住空間也許能保證溫度、濕度、風(fēng)速條件的相對穩(wěn)定，但對于汽車來說，可能一個都保證不了…… 理論效率300%，實際效率也就150%。
雖然熱泵不能從根本上解決問題，但1度電可以換來1.5度熱，還是比PTC制暖好得多的。但并不是所有電動汽車都配備熱泵系統(tǒng)，較為高檔的電動車型上才有。
除熱泵系統(tǒng)外，各車企可謂是“八仙過海、各顯神通”，我們分別從特斯拉、蔚來、威馬、小鵬等頭部企業(yè)來看，它們的應(yīng)對措施都各具特色。
(特斯拉座椅加熱系統(tǒng))
特斯拉：方向盤、座椅加熱
除配備熱泵系統(tǒng)外，電動汽車領(lǐng)頭羊特斯拉還有獨特的措施。用一句形象的話比喻，特斯拉會認為：人怕冷，可以忍一忍，“又不是不能用”。特斯拉在方向盤與座椅設(shè)計加熱系統(tǒng)，從而保證屁股與手不冷，臉上涼點可以忍。這樣的話，只要不是太冷，就沒必要開車內(nèi)制暖了。
蔚來汽車：“海底撈式”的無憂服務(wù)
蔚來汽車的“一鍵加電”服務(wù)廣受車主好評。一年前，蔚來曾把車開到海拔5200米的珠峰大本營、在G4高速上換電跑長途，似乎是想向大家闡明一個道理：燃油車能做到的，我電動車一樣能做到，車到山前必有路，有路必有電動車。蔚來為了堅持自己的理念，說車友想去可以去，他們會做好后勤保障工作。意思就是想盡辦法也要讓ES8的電池給熱起來、跑起來。
蔚來汽車在技術(shù)上還是做了很多措施的，例如在冬季充電結(jié)束、行程出發(fā)之前，蔚來汽車會將電池加熱到較高溫度，從而節(jié)省行程中的制暖耗能。這個功能非常實用，原因就是電池較重、熱容也較大，熱乎乎的電池甚至能部分起到給車內(nèi)供暖的作用。
機智的小鵬汽車：避開寒冷區(qū)域
小鵬則“機靈”很多，絕不勉強、絕不硬剛。
一方面，交付時間晚一些，盡可能地避開第一個冬天；另一方面，首批的6個小鵬體驗中心，除了首都北京之外，其他5城廣州、深圳、東莞、武漢、杭州全部在長江以南。這些城市冬天也不咋冷，對電池性能幾乎沒有實質(zhì)性威脅。量產(chǎn)交付一周年之際，小鵬汽車的直營店仍然聚焦在長江以南，而東三省一個都沒有。
為小鵬的機智點個贊~ 當(dāng)然，這并不是“解決”了低溫問題，只是暫時“回避”了問題。小鵬的方法，可謂機智。
務(wù)實的威馬：土法子，有奇效
分析來分析去，就發(fā)現(xiàn)在電池容量有限情況下，只要用電池來制熱，就沒法在根本上解決問題。那怎么辦呢？為了用其他燃料，我們難道要往車上裝一個發(fā)動機嗎？那豈不是成了混合動力汽車了。那簡單點，裝一個鍋爐呢？
這可不是開玩笑？一位大學(xué)副教授的知識網(wǎng)友，就曾認真分析過這種方案的可行性。經(jīng)過各種權(quán)衡與分析后，他得出結(jié)論：整個系統(tǒng)也不需要多大的體積，也不會產(chǎn)生太多額外的重量，但卻能非常方便地解決電動汽車低溫續(xù)航降低的問題。所以我覺得這個設(shè)想是有可能實現(xiàn)的。
威馬EX5可以選裝柴油加熱系統(tǒng)，可以容納6升柴油。若燃燒放熱，大約相當(dāng)于一個80kWh的電池包完全用來制熱 ——得益于化石燃料的高能量密度，電動汽車制暖就不必再緊緊巴巴的了。
今年冬天一些北京新能源車主為了解決這個問題，也采用了相似的方法：加裝一個燒油的駐車暖風(fēng)機。車企用腳股票來證明了：解決嚴寒地區(qū)的電動汽車用車問題，柴油加熱系統(tǒng)可能是可行性最高的方案了。
但如果是用戶自行加裝的柴油加熱器，既不美觀也不安全，很沒有保障，肯定沒有出廠安裝的好。出于安全考慮，個人不推薦自行加裝加熱系統(tǒng)。威馬的方法，可稱之為務(wù)實。
新能源車主怎么辦？
前面講了鋰電池的原理(電池廠怎么辦)、車企的措施(車企怎么辦)，那么還有另外一個重要的問題：新能源車主怎么辦？在此我們有幾點建議：
購車前，建議消費者全面認知電動汽車的冬季續(xù)航問題，充分考慮家庭及工作單位的充電基礎(chǔ)設(shè)施情況。簡單來說，NEDC續(xù)航500公里的話，北京冬季實際續(xù)航就保守地按250公里估算；如果家里沒有固定充電樁，要調(diào)研清楚充電方案再購買。換個角度，如果你有固定充電樁，那冬季續(xù)航降低也不算什么大問題了。
用車前，在插著充電樁的時候，出行前充分預(yù)熱電池與車內(nèi)（若有此功能），會省下很多電、如果時間短的話甚至路上都不用制暖！
充電前，如果是在外使用公共充電樁，在到達充電樁之前充分預(yù)熱電池(若有此功能)。不要節(jié)省這點制暖能量，如果能充分預(yù)熱那充電速度會更快、能夠更早充滿。
在駕駛電動汽車時，建議空調(diào)采用ECO模式，盡量保持平穩(wěn)行駛，少急加速、少急剎車，多使用經(jīng)濟模式(EOC模式)和高能量回收模式。冬季白天盡量停在暖房里或溫度適宜的地方。
另外，不推薦消費者自行加裝柴油加熱器：盡管它很實用，但自行加裝的話畢竟不是原廠設(shè)計，工程上會有不少漏洞：無論是加熱器本身、還是排放的尾氣，都有可能導(dǎo)致安全風(fēng)險。與其加裝，不如從用車角度優(yōu)化。
總的來說，鋰電池本性“怕冷”，要想解決電動汽車的過冬難題，需要汽車企業(yè)、電池企業(yè)、充電基礎(chǔ)設(shè)施與車主的多方努力。對于消費者，理性購車、合理用車、謹慎改車才是考慮核心。
