文 | 張超 黃天然
還沒到數(shù)九寒冬，各種冬季御寒保暖方案，早就在各個(gè)電動汽車群里討論得熱火朝天。
熱水袋、暖寶寶、電加熱坐墊，被車主們戲稱為冬日長續(xù)航溫暖套裝，電加熱坐墊最受歡迎，許多車友群生生變成了拼團(tuán)群。
一位電動汽車車主介紹省電保暖“終極武器”
電加熱坐墊在車友圈熱銷
電動車博主@Emma雯展示車主如何過冬
去年，一位穿著羽絨衣開車的蔚來車主在網(wǎng)上火了，蔚來非常貼心，直接在官方APP里推出了鴨絨圍巾、極暖抗寒保暖內(nèi)衣等一系列主打保暖的衣物。
有人心領(lǐng)神會地贊道：“終于有電動車廠出羽絨服周邊了?！?/p>
開車要捧熱水袋，穿羽絨服，只因?yàn)椴桓议_暖氣，因?yàn)殡妱悠囈婚_暖氣，續(xù)航?jīng)]準(zhǔn)能打五折。
電動汽車的冬季續(xù)航縮水問題，難道就沒治了？
冬天是電動汽車跨不過去的坎杭州一位車主，今年10月剛買了一輛蔚來ES8，天剛轉(zhuǎn)冷，他就發(fā)現(xiàn)續(xù)航里程少了，于是進(jìn)行了一次實(shí)測。
充電90%后，表顯續(xù)航里程為374公里，車主在5-11℃的杭州市區(qū)開著29℃的暖風(fēng)行駛了171公里，表顯續(xù)航里程只剩下58公里，也就是說，續(xù)航能力至少打了5.5折。
蔚來官方的里程計(jì)算器，也大大方方承認(rèn)，冬季續(xù)航里程會大幅縮水：-10℃，以90公里時(shí)速行駛，在開啟空調(diào)的狀態(tài)下續(xù)航里程為266公里，比正常溫度不開空調(diào)時(shí)至少縮減了25%。
電動汽車冬季掉續(xù)航的問題，還引發(fā)過許多投訴維權(quán)行動。
今年1月，廣汽新能源埃安S的深圳車主曾發(fā)起過一場集體維權(quán)，投訴廠家虛假宣傳，續(xù)航里程在實(shí)際行車中減半。
埃安S深圳車主因續(xù)航里程發(fā)起維權(quán)行動
今年11月，湖南也有多名購買廣汽新能源埃安S的網(wǎng)約車司機(jī)，發(fā)起了關(guān)于續(xù)航問題的集體維權(quán)。
湖南多名購買廣汽新能源埃安S的網(wǎng)約車司機(jī)維權(quán)
他們表示，由于氣溫驟降，啟用了暖風(fēng)設(shè)備，續(xù)航里程與宣傳的510公里嚴(yán)重不符，只能跑260公里左右，存在一半差距。
汽車質(zhì)量投訴網(wǎng)上，北汽新能源EV、吉利帝豪系能源、奇瑞瑞虎3xe、長安逸動系能源、比亞迪唐等多款車型也在12月收到續(xù)航里程不足的投訴。
車質(zhì)網(wǎng)上12月有大量關(guān)于續(xù)航問題的投訴
冬季續(xù)航打折，幾乎是所有電動車的通病。
有媒體在-20℃的溫度環(huán)境中，對廣汽新能源GE3 530、吉利帝豪GSe、比亞迪秦Pro EV500、蔚來ES8、日產(chǎn)軒逸·純電、長安逸動EV460和榮威MARVEL X等多款主流電動車型，做了一次續(xù)航實(shí)測橫評。
測試結(jié)果顯示，實(shí)測續(xù)航比綜合續(xù)航平均縮水一半以上。
數(shù)據(jù)來源：新出行
國外也是一樣，美國權(quán)威汽車測評機(jī)構(gòu)美國汽車協(xié)會（AAA）在2019年發(fā)布的研究表明，溫度下降到-6℃時(shí)，電動汽車的平均續(xù)航里程將減少41%。
續(xù)航里程縮水，是因?yàn)殡妱悠嚨碾姵嘏吕?，開車的人也怕冷。
電池放電過程，紅色的為鋰離子
低溫環(huán)境會降低鋰離子活性，同時(shí)讓電解液變得粘稠甚至凍結(jié)，這就導(dǎo)致鋰離子傳導(dǎo)速度變慢，電池出現(xiàn)嚴(yán)重極化，充放電容量急劇降低。
業(yè)內(nèi)一直有一種說法，0℃到25℃內(nèi)，氣溫每下降1℃，電池容量就會下降接近1%。
因此，為了對抗極寒地區(qū)低溫，一些電動汽車都配備有低溫電池預(yù)加熱功能，其中最硬核的是威馬EX5，北方車主甚至可以花9800元選裝一套柴油加熱系統(tǒng)。
威馬搭載柴油加熱的第二代熱管理技術(shù)
然而，最大的續(xù)航殺手，還是電動汽車的供暖系統(tǒng)。
加拿大一位大眾高爾夫EV車主，在魁北克-3℃的冬季將空調(diào)設(shè)定在22℃，結(jié)果一瞬間，表顯續(xù)航從177公里直接掉到了155公里。
大眾高爾夫EV開關(guān)空調(diào)后的續(xù)航變化
一位英國車主則在-6℃測試了現(xiàn)代Ioniq電動汽車，打開空調(diào)設(shè)定在19℃，195公里的表顯續(xù)航一下掉到162公里，瞬間折損了30多公里。
飄雪天氣中的現(xiàn)代Ioniq續(xù)航為121英里（195公里）
車主打開19℃的暖氣后續(xù)航下降到101英里（162公里）
今年3月，挪威乘聯(lián)會（NAF）針對20款電動汽車進(jìn)行官方低溫續(xù)航測試，包括特斯拉Model 3、大眾高爾夫EV、奧迪E-Tron等熱門車型，在同時(shí)開啟21℃暖氣和最低檔座椅加熱的情況下，這些車型冬季續(xù)航折損率平均約為WLTP續(xù)航里程的20%。
挪威乘聯(lián)會WLTP續(xù)航里程與實(shí)測續(xù)航里程對比
其中，特斯拉Model 3損失了28%的續(xù)航里程，雪佛蘭Bolt折損了近30%，奧迪E-Tron和大眾高爾夫EV表現(xiàn)較好，折損率為13%和11%。
加拿大媒體也在
為什么電動汽車開暖風(fēng)這么費(fèi)電，因?yàn)殡姍C(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)90%以上，不像熱效率只有40%的燃油發(fā)動機(jī)，可以直接利用發(fā)動機(jī)余熱供暖。
純電動Smart開啟空調(diào)
電動汽車熱源有限，不足以滿足供暖需求，因此通常需要額外加入PTC熱敏電阻，PTC是一種電阻加熱材料，通電后可以恒溫發(fā)熱，原理和熱得快差不多。
PTC制熱的缺點(diǎn)主要是費(fèi)電。
國外視頻博主展示PTC加熱單元
比如蔚來ES8剛上市時(shí)，安裝了兩個(gè)PTC加熱器，負(fù)責(zé)前排暖風(fēng)的PTC額定功率為5.5千瓦，后排為3.7千瓦，若兩個(gè)PTC滿負(fù)荷工作，一小時(shí)就要消耗9.2度電，而蔚來ES8動力電池總?cè)萘繛?0度，也就是說，一個(gè)小時(shí)就要消耗10%的電能。
由于大量車主反映ES8冬天續(xù)航至少掉一半，上車不敢開暖風(fēng)，蔚來在ES8改款時(shí)，用熱泵空調(diào)系統(tǒng)替換了PTC加熱器。
熱泵空調(diào)原理
熱泵空調(diào)利用蒸發(fā)吸熱、液化放熱的熱力學(xué)原理，可以將冷空氣中的熱量吸收傳遞到工質(zhì)（制冷劑）中，再通過壓縮升溫，將高溫工質(zhì)通過冷凝器和車內(nèi)空氣進(jìn)行換熱，從而實(shí)現(xiàn)暖風(fēng)功能。
電動汽車上熱泵空調(diào)系統(tǒng)
熱泵空調(diào)得到的熱量，為消耗電能與吸收低位熱能之和，因此在獲取相同制熱效果時(shí)，比PTC制熱消耗的電力更少。
就像家用電器上都有COP（能效比）標(biāo)簽，能效比越高，節(jié)能效果越好，而理論上PTC制熱的COP只有1，而熱泵系統(tǒng)的COP最低也高于1，實(shí)際使用一般在2-4之間。
高爾夫EV搭載的熱泵空調(diào)系統(tǒng)
也就是說，相同能耗下，熱泵系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量是PTC制熱的2-4倍。
熱泵系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于，工作效率容易受極端低溫影響，天氣越冷，效率越低，比如在-30℃時(shí)COP為1，與PTC制熱相當(dāng)。
當(dāng)然，電動汽車廠家不愿意用熱泵系統(tǒng)，最關(guān)鍵的原因還是太貴，一套熱泵系統(tǒng)的成本是傳統(tǒng)汽車空調(diào)的3-4倍。
特斯拉又貢獻(xiàn)了創(chuàng)新方案目前，解決冬季續(xù)航問題的最佳方案，還是來自特斯拉。
電動汽車的熱管理系統(tǒng)，包含了空調(diào)制冷系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)、電機(jī)冷卻系統(tǒng)和電池組熱管理系統(tǒng)，特斯拉為了解決冬季續(xù)航問題，重新設(shè)計(jì)了一整套熱管理系統(tǒng)，建造了一個(gè)“大腦”來統(tǒng)籌整個(gè)熱管理系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
這個(gè)大腦，就是一個(gè)名叫Superbottle的八向控制閥。
通常，汽車熱泵系統(tǒng)采用四向換向閥滿足環(huán)境熱源和車內(nèi)的熱交換，而特斯拉之所以采用更復(fù)雜的八向控制閥，是因?yàn)樾枰细酂嵩础?/p>
八向控制閥
在加熱模式下，特斯拉會通過電機(jī)廢熱為電池組加熱，電機(jī)廢熱不夠用，就將電機(jī)堵轉(zhuǎn)發(fā)熱，最高功率可達(dá)7千瓦，此外，特斯拉還會收集動力電池組廢熱，加上傳統(tǒng)熱泵的外部空氣熱源，如此復(fù)雜的熱管理，都是通過八向控制閥電控調(diào)節(jié)液路流向?qū)崿F(xiàn)。
特斯拉熱管理系統(tǒng)示意圖
而且，特斯拉還可以通過監(jiān)測外部環(huán)境溫度、電機(jī)系統(tǒng)溫度、電池組溫度和座艙溫度，綜合所有熱源在不同工況下的最佳效率，用多達(dá)12種模式為整車供熱，其中僅座艙供暖方式就有四種。
最早使用這套整車熱管理系統(tǒng)的車型是特斯拉Model Y。
Model Y
在Model Y上，PTC制熱僅是輔助手段，采用單獨(dú)的12V蓄電池供電，氣溫一旦上升到-10℃-10℃之間，就會采用混合制熱模式，COP就在1-2之間，達(dá)到2就意味著能比PTC制熱省下一半的電；當(dāng)氣溫超過10℃，完全采用熱泵空調(diào)，COP將達(dá)到1.5-5，最多能節(jié)省80%的電量。
可以說，特斯拉通過統(tǒng)籌利用熱量，大幅降低了電池能耗。
就連馬斯克都曾表示，Model Y的熱泵系統(tǒng)，是他這一段時(shí)間內(nèi)看到的最好的工程。
目前，特斯拉已經(jīng)為2021款Model 3增加了熱泵系統(tǒng)，評測顯示，相比沒有熱泵系統(tǒng)的2019款Model 3，新車型的COP高了足足三倍。
這也難怪，國內(nèi)很多想要入手特斯拉的準(zhǔn)車主，眼下都成了“等等黨”，沒有熱泵的Model 3，還是讓人心里沒底。
參考資料：
AP News：AAA：Cold weather can cut electric car range over 40 percent
C&EN：Rechargeable battery weathers extreme cold conditions
Mortons on the Move：Do Lithium Batteries Fail In Cold Weather?
Wired：Why Electric Cars Struggle in the Cold—and How to Help Them
