冬季使用電動汽車是一種什麼樣的體驗？
這個問題，其實是直面目前插電式車輛的軟肋。實際上我自己是開PHEV的，到了上海的冬天，每天和老婆在上下班的道路上， 10度以上我們選擇開座椅加熱，10度以下就開空調，這個時候發動機起來，插電式混動就成了一台混合動力，這時是沒有純電行駛的——我買的這台插電混動車型取暖不用高壓PTC，必須讓發動機介入。對於電驅動車輛來説，在春夏秋三個季節，普遍能享受到的安靜和比較強的動力，然而到了冬季就得直面温度降低對於車輛的影響。事實上最近電動汽車冬季續航隨着氣温的降低，一下子上了各個媒體的熱搜。
從2020年的情況來看，電動汽車在私人市場的逐步打開局面標誌着中國的新能源汽車發展進入到了一個比較理想的階段。消費者逐漸也開始認同500公里以上的高續航里程的電動車。但是冬季電動車“實際的續航和標稱的NEDC續航存在一個打折”是目前整個行業面臨的一個客觀事實，也是整個行業亟待解決的問題。我想寫這個問題，一方面是對目前兩款配置磷酸鐵鋰電池的標誌性車輛——Model 3的鐵鋰版和漢EV的鐵鋰版本做一些展開。
備註：冬季低温對於我國的西北、東北大部分地區有着極其大的影響，黃河以北的温度也是很低的。
1）電動汽車在低温下的續航里程折損是由來已久的問題
目前對私人端推廣電動汽車，基礎就是可用的續航里程問題。對客户而言，純電動汽車最主要的使用問題，就是續航里程隨着使用者的實際工況和環境温度產生較大的差異，儀表盤上的續航里程是根據電池的可用電能進行折算出來的。在冬天低温環境下，這個問題就顯得尤其突出了。而我們所實測的數據，在幾年前的車型上低温下的里程損失就比較明顯了（統計實測數據分析）。我們選擇一個相對中立和有年代感的數據，Fleet Carma這個一直用車的做的一些分析。
圖1 早期三元鋰車型的能耗（續航里程）隨温度特性的變化
實際上低温對於車輛的影響，是所有車輛共有的問題。從整個温度來看，20度左右是所有車輛最理想的工作温度，電驅動的車輛，由於電池本身的特性從5度開始能耗往上升，到-10度和-20度的時候就會有非常明顯的變化。
圖2 環境温度對於不同動力總成車輛能耗的影響
2）低温對電動汽車的影響分析
從總體來看，環境温度會對電池、驅動系統、輪胎阻力等驅動系統效率產生影響，在車主開啓取暖以後，加熱客艙需要的能量也會增加整體能耗。
2.1 低温下電池的特性變化
低温對電池的影響主要有物理和化學兩方面，物理的影響主要是a）電解液由於温度的變化影響使得粘度變化導致離子傳輸降低和b) 聚合物組分在單體內趨於變脆（在電極內的活性材料由於粘合劑失效而分離）。化學的影響：添加劑的影響還有SEI膜的影響。低温對電池的電學性能主要如下圖4所示：
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內阻上升：在不同的工況下，能量回收佔電動汽車能耗下降的這塊，由於電池的SOF顯示可充電功率的下降，也會大大降低能量回收率；
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可用容量的下降：如下圖所示，電池的OCV和電壓平台都會下降，使得電池的可放電容量下降了。
圖3 電池的電學特性
2.2）低温對於驅動系統效率
對於傳統汽車而言，汽車機油及變速箱油對油耗是有影響的。油液都有一個黏温特性，温度越高粘度越低，温度越低粘度越高。在低温下這兩種油液的粘度增大，從而使發動機的運轉阻力增大；為了對抗這種阻力，發動機只有多噴油，以維持自身的正常運轉。所以，機油和變速箱油的粘度也會影響汽車的油耗，粘度越高油耗也越高。
對於驅動系統而言，這方面的影響相對小一些，但是由於電池温度的下降使得能量回收的功率受到限制，所以驅動系統能量回饋的部分受到很大的影響，這使得冬季影響特別大。
2.3）低温下客户加熱客艙的功率
氣温比較低的時候，由用户的取暖需求導致的供暖，主要是高壓的加熱器PTC）和低壓的鼓風機兩部分完成。通常而言，前者最大的功率為3KW，後者為400W（13.5V 30A）左右。主要注意的是，實際的使用過程中，由於PTC的加熱時間比較長，而且電熱效率比較低，增加加熱器的功率效果也有限。
2.4）其他因素
汽車在路上行駛，會受到滾動阻力、加速阻力、坡路阻力以及空氣阻力的作用，其中空氣阻力的大小與温度有直接的關係。大家知道，温度越高，空氣密度越小；温度越低，空氣密度越大。比如説在30°C時，空氣密度是1.14kg/m3，而在-10°C時，空氣密度是1.34kg/m3左右。而空氣密度越大，汽車行駛時所受到的空氣阻力就越大。所以，冬季氣温低，汽車行駛中受到的行駛阻力增大，自然也會增加能耗。而且冬季輪胎滾動阻力變大，也一定程度地增加了能耗。
3）車企解決問題的辦法對比（目前行業中使用的一些辦法）
在未來的新能源車序列裏面，混合動力汽車、插電式混合動力汽車和純電動汽車應該是按照一定的比例來呈現的，現在由於國家政策的原因導致一邊倒的向純電的路子，對車廠、對消費者來説都是一個不小的風險。不過回過來，我們先從整車級別來看問題。
整車級別的HVAC積極應對措施——
3.1）採用熱泵系統：這個我們之前也是討論過的，目前很多的車企都在研究熱泵方面進行了很多嘗試；
3.2）電池系統的熱管理設計：這裏後面也會説到，核心的想法是做保温設計，還有在電池加熱效率方面做一些特殊的考慮；
3.3）為車輛設計遠程預充功能：在出發之前用手機連接車輛先把車子熱起來。這裏的設計是通過手機來命令車輛從電網中通過車載充電機取電，來預先加熱電池。這個功能設計，其實是手機=》車廠數據中心=》車輛的Telematic系統，通過總線喚醒的方式來喚醒車輛的VCU，然後打開車載充電機。
4）兩個磷酸鐵鋰電池版本（車型）的對比差異
4.1 特斯拉的做法：
熱泵是特斯拉在冬季低温下提高車輛使用效率的解決方案，這方面在之前的文章也寫得很清楚。這個設計是把能結合的東西結合在一起，類似於我們做多合一設計——液冷冷凝器、蓄能器、冷水機，還有背面Octo valve和匯流板。
4.2 比亞迪的做法：
其實比亞迪在全面轉向磷酸鐵鋰電池時，是考慮到了磷酸鐵鋰的低温特性的，所以在漢EV上考慮了低温的熱管理：一方面基於刀片電池所做的無模組大平板加熱效果比有模組管路加熱效果更好，加熱更均勻；一方面在上下采用保温棉和保温材料做了温度的隔離。
讓電池温度儘量維持在一個比較好的範圍內，本身漢EV底盤的隔熱處理設計更平整，減少冷空氣直吹造成的熱量損失，底部防護和底部隔熱的效果使得電池和外部的被動温度交換會少一些。
根據現有的資料來看，比亞迪的工程師在漢EV上也做了一些努力，採取了一些手段來降低各個系統的電耗，主要包括座艙隔熱保温（玻璃、整車三道密封）、空調配備四合一濕度傳感器（通過濕度感知，增加內循環比例，降低空調系統能耗）、進一步降低空調暖風的加熱需求（減少冷風對空調氣道的降温），目前的整體效果還不錯。
5）對於電動汽車用户冬季使用的建議
面對現實來看，在冬季低温下使用電動汽車，車主如果是第一次接觸，還是需要做一些注意事項的整理。
1、養成檢查胎壓的好習慣，保證輪胎氣壓正常；
2、每天用車後就及時充電，儘量避免在低温下長時間靜置；
3、養成檢查車輛油液是否充足的習慣，確保車輛的各項功能正常；
4、較低電量時儘量使用大功率直流充電設備進行充電，能夠提高動力電池的活性，進而提高充電效率和充入電量；
5、長時間靜置後，先充電，等電池充滿了，再駕駛，保證電池有充足的電量；
6、長期靜置的車輛重新駕駛時，應緩慢加速，保持勻速行駛，先讓動力電池“熱身”；
7、儘量避免猛加速、急給油門，導致車輛頻繁大功率的放電；
8、在制動時，多利用車輛的能量回收功能，儘量緩踩、淺踩制動踏板，注意提前預判路況；
9、將空調設為24℃自動風；
10、關閉日間行車燈；
11、將車輛設置為ECO模式；
12、回饋調至較大回饋；
小結：從長遠來看，磷酸鐵鋰在大型電動汽車的使用，需要從整車全局角度考慮問題，在電池系統上下功夫，這裏一方面有個適應的過程，一方面也需要技術不斷進步。
圖｜網絡及相關截圖
作者簡介：朱玉龍，資深電動汽車三電系統和汽車電子工程師，著有《汽車電子硬件設計》。