凛冬将至，电动车御寒全凭“内功”

如今的电动车市场一年比一年“繁荣”，新老车企不断推出新的电动车。而且乍一看，所有电动车的纸面参数似乎都差不多，然后能实现的“智能”功能也大相径庭。消费者最终能够感知并做出选择的，往往是品牌、外观、空间等因素。当然，纸张参数同质化是好事，各厂商八仙过海各显神通，至少在消费者关心的“产品力”上，可以不分你我而战；这说明电动车行业越来越成熟，消费者选择的空间也越来越大。但是，看过经典武侠小说的人都知道，里面的绝世高手往往看起来很普通，但却总能凭借多年的内功，在关键时刻让四个人大吃一惊。这其实隐藏着一种哲学思维，就是透过现象看本质；就是不要被表象所迷惑，因为真正决定水平的是你一眼看不透的东西。所以，如果把这些车看成武侠小说中的人物，那么即将到来的冬天就是一场“见真章”的比武大会，有没有真本事就知道了。谁动了电动车的“续航”？虽然从发展速度上来说，电动车的接受度已经越来越高，但毫无疑问，阻止人们全面拥抱电动车的最大元凶依然是续航这个老生常谈的话题。尤其是在寒冷的冬天，这个问题尤为突出。坦白说，冬季车辆能耗增加并不是电动车独有的现象。燃油车在冬季也会增加油耗，但电动车对低温更“敏感”。燃油车冬季油耗增加是因为冷却水和机油温度低，导致发动机在最佳工作温度范围内不做功，使燃油得不到充分利用，从而造成浪费。对于电动汽车来说，冬季能耗增加。一方面，电机和电池不在最佳工作温度范围内工作，降低了电机的效率，限制了电池的性能。另一方面，电动汽车需要消耗电能来加热电机、电池和乘客舱。不同的是，燃油车为动力系统和乘员舱提供热量，几乎没有额外负担，而电动汽车消耗的能量更多。原因是燃油车消耗的能量有60%-70%是以热量的形式浪费掉的，而电动汽车只有10%左右的能量会转化为热能。也就是说，燃油车加热冷却液、机油、乘客舱，这就是“废物利用”，而电动汽车是利用原本用于行驶的能量来提供热量。

另外，更重要的是，无论一辆电动汽车搭载多少kW·h(kWh)的电池组，都比不上一箱油的能量大小。一升汽油所含的能量相当于8.9 kw·h电能(国际通用换算标准)。按燃油车50升油箱计算，转换的电量约为445 kW·h，而市面上的纯电动车搭载的电池组一般在50kW·h-100 kW·h之间，相比之下，燃油车搭载的能量约为纯电动车的4-9倍。换句话说，燃油车能量“充沛”，浪费的能量在冬天回收，所以不会对续航有太大影响；而电动汽车携带的能量是有限的，在冬天拨出一部分提供热量，会对电池寿命产生显著影响。但同时也意味着，花在加油上的400元佑，有近300元助长了温室效应，剩下的100元实现了电动车仅几十元的续航里程。冬季续航下降的另一个更重要的原因是电池。虽然各种电动车使用的电池略有不同，但基本上可以分为两类:三元锂电池和磷酸铁锂电池。目前同类电池在电芯层面的低温性能差异不大。由于材料本身的性质，打个形象的比喻，锂电池中的大量锂离子就像一群孩子。天气太冷，导致大家运动意愿下降，甚至三五成群去热身。即使老师强迫他们出去活动，速度也会下降，导致教室门口拥堵，然后单位时间孩子出去的数量会减少。但从正极材料的分子结构来看，三元锂电池的“教室门”更宽敞，而磷酸铁锂电池的“教室门”则没那么窄，所以磷酸铁锂电池在低温下性能下降会更严重。

正是这种结构决定了三元锂电池的能量密度和充放电性能，三元锂电池比磷酸铁锂电池要好得多，而磷酸铁锂电池要稳定得多，也更安全。而磷酸铁锂电池通过碳包覆技术和纳米材料技术，充放电性能有了很大的提升，能量密度也有了很大的提高。一般来说，三元锂电池的低温性能比磷酸铁锂电池好，但两种电池的低温性能都会受到很大限制。低温对电池的暂时影响是增加电池内阻，锂离子包覆现象等。，导致可用容量和放电率(性能)下降；如果长期低温使用，还会导致电池永久性损坏。因此，在低温下，需要对电池进行加热，以获得更好的性能、循环寿命和安全性。尤其是在冬季，如果在使用电动车前对车辆进行预热，不仅上车后有很好的用车体验，而且在预热期间加上行驶一定距离消耗的能量要少得多，比直接把车开同样的距离消耗的能量要少得多。

这是因为车辆通过预热，用较少的电能将电池和电机加热到最佳温度，大大提高了行驶阶段的效率，从而使综合续航能力与夏季几乎相同。换句话说，对于车企来说，想要提高电动车冬季续航性能，就不得不从系统层面考虑，而这一部分恰恰是各家真正展示“内功”的时候。武林秘籍《热泵》？其实总结一下，冬季电动车的续航问题可以概括为一个问题:提供热量，效率越高效果越明显。目前纯电动汽车的加热系统大多为PTC加热，其能效比为1。考虑到3000W的功率，满功率开热风一个小时要耗电3kWh，对于百公里耗电10-20kWh的纯电动汽车来说，无疑是“奢侈消费”。作为行业基准，特斯拉提出了一个使用热泵来大大提高效率的解决方案。热泵，简单理解就是通过压缩机把气体变成液体，从而释放热能实现能量的“输送”；换句话说，就是家用空调的逆向使用。它最大的特点是可以达到“四改二”的效果，即从低温吸收热能，然后输送到需要的地方，大大提高了制热效率，在适宜的环境下能效比可以达到3。

但是，热泵这个东西，特斯拉并不是第一个用在电动车上的家用，也不是什么新鲜事物。在家用电器和工业领域早已采用。但不同的是，特斯拉不仅优化了热泵本身的设计，还创新了整个热管理系统的软硬件方面。

首先，传统热泵空调在极寒天气下存在制热效率低、成本高的缺点。特斯拉热泵系统在传统热泵运行原理的基础上，充分利用外界自然能源(空气)和电机、电池的余热进行加热，提高了效率，降低了成本。其次，特斯拉的热泵系统使用的是Octovalve，由八个冷却剂通道和电机组成。用一个水阀代替传统多支路水路换向元件的全部功能，可以实现空调、电池、电机热管理系统的并联独立运行和串联运行模式，既减少了车内空间占用，又大大降低了故障率，提高了可靠性，还可以更好地利用电池、电机甚至电路板的余热，提高控制性。

最后，复杂的集成系统需要智能控制来实现精确和最优的结果。特斯拉自主研发的软件可以在感知外界和自身系统温度的基础上，智能调节热泵的工作模式，包括COP_high高能效模式、COP_blend混合模式和COP_1低能效模式。模式切换可以大大提高系统的工作效率，最终达到降低能耗、提高冬季续航能力、最大化能源利用效率的目的。所以，即使电动车采用热泵，实际效果也很可能大不相同，取决于整体热管理系统、BMS电池管理系统等提高效率的方式。总结得益于基于传统热泵的自主创新，特斯拉车辆的冬季驾驶体验得到了大幅提升。老司机们不难看出，即使在寒冷的天气里，特斯拉的耗电量依然在合理范围内，充电速度也和平时差不多。即使掌握了一些技巧，体验也能更上一层楼。比如提前开启手机上的“准时启动”功能，预热电池，加热驾驶舱，不仅上车后温暖如春，还能帮助车辆提高效率，降低能耗，而且没有燃油车那种磨人的“热车”环节。充电前，使用“路线规划”功能，在前往超级充电站的途中提前预热电池，提高充电速度。冬天来了。但真正有“内功”御寒的车企已经准备好了。如今的电动车市场一年比一年“繁荣”，新老车企不断推出新的电动车。而且乍一看，所有电动车的纸面参数似乎都差不多，然后能实现的“智能”功能也大相径庭。消费者最终能够感知并做出选择的，往往是品牌、外观、空间等因素。当然，纸张参数同质化是好事，各厂商八仙过海各显神通，至少在消费者关心的“产品力”上，可以不分你我而战；这说明电动车行业越来越成熟，消费者选择的空间也越来越大。但是，看过经典武侠小说的人都知道，里面的绝世高手往往看起来很普通，但却总能凭借多年的内功，在关键时刻让四个人大吃一惊。这其实隐藏着一种哲学思维，就是透过现象看本质；就是不要被表象所迷惑，因为真正决定水平的是你一眼看不透的东西。所以，如果把这些车看成武侠小说中的人物，那么即将到来的冬天就是一场“见真章”的比武大会，有没有真本事就知道了。谁动了电动车的“续航”？虽然从发展速度上来说，电动车的接受度已经越来越高，但毫无疑问，阻止人们全面拥抱电动车的最大元凶依然是续航这个老生常谈的话题。尤其是在寒冷的冬天，这个问题尤为突出。坦白说，冬季车辆能耗增加并不是电动车独有的现象。燃油车在冬季也会增加油耗，但电动车对低温更“敏感”。燃油车冬季油耗增加是因为冷却水和机油温度低，导致发动机在最佳工作温度范围内不做功，使燃油得不到充分利用，从而造成浪费。对于电动汽车来说，冬季能耗增加。一方面，电机和电池不在最佳工作温度范围内工作，降低了电机的效率，限制了电池的性能。另一方面，电动汽车需要消耗电能来加热电机、电池和乘客舱。不同的是，燃油车为动力系统和乘员舱提供热量，几乎没有额外负担，而电动汽车消耗的能量更多。原因是燃油车消耗的能量有60%-70%是以热量的形式浪费掉的，而电动汽车只有10%左右的能量会转化为热能。也就是说，燃油车加热冷却液、机油、乘客舱，这就是“废物利用”，而电动汽车是利用原本用于行驶的能量来提供热量。

另外，更重要的是，无论一辆电动汽车搭载多少kW·h(kWh)的电池组，都比不上一箱油的能量大小。一升汽油所含的能量相当于8.9 kw·h电能(国际通用换算标准)。按燃油车50升油箱计算，转换的电量约为445 kW·h，而市面上的纯电动车搭载的电池组一般在50kW·h-100 kW·h之间，相比之下，燃油车搭载的能量约为纯电动车的4-9倍。换句话说，燃油车能量“充沛”，浪费的能量在冬天回收，所以不会对续航有太大影响；而电动汽车携带的能量是有限的，在冬天拨出一部分提供热量，会对电池寿命产生显著影响。但同时也意味着，花在加油上的400元佑，有近300元助长了温室效应，剩下的100元实现了电动车仅几十元的续航里程。冬季续航下降的另一个更重要的原因是电池。虽然各种电动车使用的电池略有不同，但基本上可以分为两类:三元锂电池和磷酸铁锂电池。目前同类电池在电芯层面的低温性能差异不大。由于材料本身的性质，打个形象的比喻，锂电池中的大量锂离子就像一群孩子。天气太冷，导致大家运动意愿下降，甚至三五成群去热身。即使老师强迫他们出去活动，速度也会下降，导致教室门口拥堵，然后单位时间孩子出去的数量会减少。但从正极材料的分子结构来看，三元锂电池的“教室门”更宽敞，而磷酸铁锂电池的“教室门”则没那么窄，所以磷酸铁锂电池在低温下性能下降会更严重。

正是这种结构决定了三元锂电池的能量密度和充放电性能，三元锂电池比磷酸铁锂电池好很多，而磷酸铁锂电池要稳定很多，也更安全。而磷酸铁锂电池通过碳包覆技术和纳米材料技术，充放电性能有了很大的提升，能量密度也有了很大的提高。一般来说，三元锂电池的低温性能比磷酸铁锂电池好，但两种电池的低温性能都会受到很大限制。低温对电池的暂时影响是增加电池内阻，锂离子包覆现象等。，导致可用容量和放电率(性能)下降；如果长期低温使用，还会导致电池永久性损坏。因此，在低温下，需要对电池进行加热，以获得更好的性能、循环寿命和安全性。尤其是在冬季，如果在使用电动车前对车辆进行预热，不仅上车后有很好的用车体验，而且在预热期间加上行驶一定距离消耗的能量要少得多，比直接把车开同样的距离消耗的能量要少得多。

这是因为车辆通过预热，用较少的电能将电池和电机加热到最佳温度，大大提高了行驶阶段的效率，从而使综合续航能力与夏季几乎相同。换句话说，对于车企来说，想要提高电动车冬季续航性能，就不得不从系统层面考虑，而这一部分恰恰是各家真正展示“内功”的时候。武林秘籍《热泵》？其实总结一下，冬季电动车的续航问题可以概括为一个问题:提供热量，效率越高效果越明显。目前纯电动汽车的加热系统大多为PTC加热，其能效比为1。考虑到3000W的功率，满功率开热风一个小时要耗电3kWh，对于百公里耗电10-20kWh的纯电动汽车来说，无疑是“奢侈消费”。作为行业基准，特斯拉提出了一个使用热泵来大大提高效率的解决方案。热泵，简单理解就是通过压缩机把气体变成液体，从而释放热能实现能量的“输送”；换句话说，就是家用空调的逆向使用。它最大的特点是可以达到“四改二”的效果，即从低温吸收热能，然后输送到需要的地方，大大提高了制热效率，在适宜的环境下能效比可以达到3。

但是，热泵这个东西，特斯拉并不是第一个用在电动车上的家用，也不是什么新鲜事物。在家用电器和工业领域早已采用。但不同的是，特斯拉不仅优化了热泵本身的设计，还创新了整个热管理系统的软硬件方面。

首先，传统热泵空调在极寒天气下存在制热效率低、成本高的缺点。特斯拉热泵系统在传统热泵运行原理的基础上，充分利用外界自然能源(空气)和电机、电池的余热进行加热，提高了效率，降低了成本。其次，特斯拉的热泵系统使用的是Octovalve，由八个冷却剂通道和电机组成。用一个水阀代替传统多支路水路换向元件的全部功能，可以实现空调、电池、电机热管理系统的并联独立运行和串联运行模式，既减少了车内空间占用，又大大降低了故障率，提高了可靠性，还可以更好地利用电池、电机甚至电路板的余热，提高控制性。

最后，复杂的集成系统需要智能控制来实现精确和最优的结果。特斯拉自主研发的软件可以在感知外界和自身系统温度的基础上，智能调节热泵的工作模式，包括COP_high高能效模式、COP_blend混合模式和COP_1低能效模式。模式切换可以大大提高系统的工作效率，最终达到降低能耗、提高冬季续航能力、最大化能源利用效率的目的。所以，即使电动车采用热泵，实际效果也很可能大不相同，取决于整体热管理系统、BMS电池管理系统等提高效率的方式。总结得益于基于传统热泵的自主创新，特斯拉车辆的冬季驾驶体验得到了大幅提升。老司机们不难看出，即使在寒冷的天气里，特斯拉的耗电量依然在合理范围内，充电速度也和平时差不多。即使掌握了一些技巧，体验也能更上一层楼。比如提前开启手机上的“准时启动”功能，预热电池，加热驾驶舱，不仅上车后温暖如春，还能帮助车辆提高效率，降低能耗，而且没有燃油车那种磨人的“热车”环节。充电前，使用“路线规划”功能，在前往超级充电站的途中提前预热电池，提高充电速度。冬天来了。但真正有“内功”御寒的车企已经准备好了。

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