文 | 張超 黃天然
還沒到數九寒冬，各種冬季禦寒保暖方案，早就在各個電動汽車羣裏討論得熱火朝天。
熱水袋、暖寶寶、電加熱坐墊，被車主們戲稱為冬日長續航温暖套裝，電加熱坐墊最受歡迎，許多車友羣生生變成了拼團羣。
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，一位穿着羽絨衣開車的蔚來車主在網上火了，蔚來非常貼心，直接在官方APP裏推出了鴨絨圍巾、極暖抗寒保暖內衣等一系列主打保暖的衣物。
有人心領神會地讚道：“終於有電動車廠出羽絨服周邊了。”
開車要捧熱水袋，穿羽絨服，只因為不敢開暖氣，因為電動汽車一開暖氣，續航沒準能打五折。
電動汽車的冬季續航縮水問題，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，天剛轉冷，他就發現續航里程少了，於是進行了一次實測。
充電90%後，表顯續航里程為374公里，車主在5-11℃的杭州市區開着29℃的暖風行駛了171公里，表顯續航里程只剩下58公里，也就是説，續航能力至少打了5.5折。
蔚來官方的里程計算器，也大大方方承認，冬季續航里程會大幅縮水：-10℃，以90公里時速行駛，在開啓空調的狀態下續航里程為266公里，比正常温度不開空調時至少縮減了25%。
電動汽車冬季掉續航的問題，還引發過許多投訴維權行動。
今年1月，廣汽新能源埃安S的深圳車主曾發起過一場集體維權，投訴廠家虛假宣傳，續航里程在實際行車中減半。
埃安S深圳車主因續航里程發起維權行動
今年11月，湖南也有多名購買廣汽新能源埃安S的網約車司機，發起了關於續航問題的集體維權。
湖南多名購買廣汽新能源埃安S的網約車司機維權
他們表示，由於氣温驟降，啓用了暖風設備，續航里程與宣傳的510公里嚴重不符，只能跑260公里左右，存在一半差距。
汽車質量投訴網上，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月收到續航里程不足的投訴。
車質網上12月有大量關於續航問題的投訴
冬季續航打折，幾乎是所有電動車的通病。
有媒體在-20℃的温度環境中，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，做了一次續航實測橫評。
測試結果顯示，實測續航比綜合續航平均縮水一半以上。
數據來源：新出行
國外也是一樣，美國權威汽車測評機構美國汽車協會（AAA）在2019年發佈的研究表明，温度下降到-6℃時，電動汽車的平均續航里程將減少41%。
一開暖氣續航里程少幾十公里
續航里程縮水，是因為電動汽車的電池怕冷，開車的人也怕冷。
電池放電過程，紅色的為鋰離子
低温環境會降低鋰離子活性，同時讓電解液變得粘稠甚至凍結，這就導致鋰離子傳導速度變慢，電池出現嚴重極化，充放電容量急劇降低。
業內一直有一種説法，0℃到25℃內，氣温每下降1℃，電池容量就會下降接近1%。
因此，為了對抗極寒地區低温，一些電動汽車都配備有低温電池預加熱功能，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。
威馬搭載柴油加熱的第二代熱管理技術
然而，最大的續航殺手，還是電動汽車的供暖系統。
加拿大一位大眾高爾夫EV車主，在魁北克-3℃的冬季將空調設定在22℃，結果一瞬間，表顯續航從177公里直接掉到了155公里。
大眾高爾夫EV開關空調後的續航變化
一位英國車主則在-6℃測試了現代Ioniq電動汽車，打開空調設定在19℃，195公里的表顯續航一下掉到162公里，瞬間折損了30多公里。
飄雪天氣中的現代Ioniq續航為121英里（195公里）
車主打開19℃的暖氣後續航下降到101英里（162公里）
今年3月，挪威乘聯會（NAF）針對20款電動汽車進行官方低温續航測試，包括特斯拉Model 3、大眾高爾夫EV、奧迪E-Tron等熱門車型，在同時開啓21℃暖氣和最低檔座椅加熱的情況下，這些車型冬季續航折損率平均約為WLTP續航里程的20%。
挪威乘聯會WLTP續航里程與實測續航里程對比
其中，特斯拉Model 3損失了28%的續航里程，雪佛蘭Bolt折損了近30%，奧迪E-Tron和大眾高爾夫EV表現較好，折損率為13%和11%。
加拿大媒體也在關注冬季電動車使用情況
電阻加熱費電熱泵也不完美
為什麼電動汽車開暖風這麼費電，因為電機的能量轉換效率高達90%以上，不像熱效率只有40%的燃油發動機，可以直接利用發動機餘熱供暖。
純電動Smart開啓空調
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，通電後可以恆温發熱，原理和熱得快差不多。
PTC制熱的缺點主要是費電。
國外視頻博主展示PTC加熱單元
比如蔚來ES8剛上市時，安裝了兩個PTC加熱器，負責前排暖風的PTC額定功率為5.5千瓦，後排為3.7千瓦，若兩個PTC滿負荷工作，一小時就要消耗9.2度電，而蔚來ES8動力電池總容量為70度，也就是説，一個小時就要消耗10%的電能。
由於大量車主反映ES8冬天續航至少掉一半，上車不敢開暖風，蔚來在ES8改款時，用熱泵空調系統替換了PTC加熱器。
熱泵空調原理
熱泵空調利用蒸發吸熱、液化放熱的熱力學原理，可以將冷空氣中的熱量吸收傳遞到工質（製冷劑）中，再通過壓縮升温，將高温工質通過冷凝器和車內空氣進行換熱，從而實現暖風功能。
電動汽車上熱泵空調系統
熱泵空調得到的熱量，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，比PTC制熱消耗的電力更少。
就像家用電器上都有COP（能效比）標籤，能效比越高，節能效果越好，而理論上PTC制熱的COP只有1，而熱泵系統的COP最低也高於1，實際使用一般在2-4之間。
高爾夫EV搭載的熱泵空調系統
也就是説，相同能耗下，熱泵系統產生的熱量是PTC制熱的2-4倍。
熱泵系統的缺點在於，工作效率容易受極端低温影響，天氣越冷，效率越低，比如在-30℃時COP為1，與PTC制熱相當。
當然，電動汽車廠家不願意用熱泵系統，最關鍵的原因還是太貴，一套熱泵系統的成本是傳統汽車空調的3-4倍。
特斯拉又貢獻了創新方案
目前，解決冬季續航問題的最佳方案，還是來自特斯拉。
電動汽車的熱管理系統，包含了空調製冷系統、採暖系統、電機冷卻系統和電池組熱管理系統，特斯拉為了解決冬季續航問題，重新設計了一整套熱管理系統，建造了一個“大腦”來統籌整個熱管理系統的運轉。
這個大腦，就是一個名叫Superbottle的八向控制閥。
通常，汽車熱泵系統採用四向換向閥滿足環境熱源和車內的熱交換，而特斯拉之所以採用更復雜的八向控制閥，是因為需要整合更多熱源。
八向控制閥
在加熱模式下，特斯拉會通過電機廢熱為電池組加熱，電機廢熱不夠用，就將電機堵轉發熱，最高功率可達7千瓦，此外，特斯拉還會收集動力電池組廢熱，加上傳統熱泵的外部空氣熱源，如此複雜的熱管理，都是通過八向控制閥電控調節液路流向實現。
特斯拉熱管理系統示意圖
而且，特斯拉還可以通過監測外部環境温度、電機系統温度、電池組温度和座艙温度，綜合所有熱源在不同工況下的最佳效率，用多達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的車型是特斯拉Model Y。
Model Y
在Model Y上，PTC制熱僅是輔助手段，採用單獨的12V蓄電池供電，氣温一旦上升到-10℃-10℃之間，就會採用混合制熱模式，COP就在1-2之間，達到2就意味着能比PTC制熱省下一半的電；當氣温超過10℃，完全採用熱泵空調，COP將達到1.5-5，最多能節省80%的電量。
可以説，特斯拉通過統籌利用熱量，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，是他這一段時間內看到的最好的工程。
目前，特斯拉已經為2021款Model 3增加了熱泵系統，評測顯示，相比沒有熱泵系統的2019款Model 3，新車型的COP高了足足三倍。
這也難怪，國內很多想要入手特斯拉的準車主，眼下都成了“等等黨”，沒有熱泵的Model 3，還是讓人心裏沒底。
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