“怕冷”的电动汽车，如何熬过2019年的冬天？

重点:低温对锂离子电池的危害是全方位的:充电不足，放电不畅，加热耗电大。“这种多管齐下降低能耗、冬季驾驶电动车的做法，可能会导致其续航能力减半，这绝不是夸张。”。在购车前，建议消费者充分了解电动车冬季续航里程，充分考虑家庭和工作单位的充电基础设施。驾驶电动汽车时，建议消费者多使用经济模式(EOC模式)和高能量回收模式。不建议消费者自行安装柴油取暖器，可能存在很多工程瑕疵。如果说2019年是电动车普及元年，那么2019年的冬天将是大多数新能源车主面临的第一次严峻考验——续航降低、充电困难、手脚冰凉、不敢开车、发热。这不禁引起车主们的困惑:锂电池已经获得了2019年诺贝尔奖，为什么我车上的锂电池还这么没用？厂家是不是在用劣质电池？还是锂电池的本性使然？今天我们就从锂电池的原理角度来深入探讨这个话题。为什么电动车比手机更怕冷？关于“锂电池怕冷”这个常识，最大的科普就是大家熟知的苹果手机:充满电的iPhone 6在寒冷的冬天出门几分钟就只剩下60%的电量。如果你在路上耽搁一会儿，它会直接关机，甚至不给你打滴滴的机会，这是无法忍受的。

电动车比手机更怕冷。一般来说是两个原因造成的:一是人怕冷，二是电池怕冷。人怕冷，需要开暖风。即使是大家都很熟悉的燃油车，夏天开空调油耗也会明显增加。在冬季，由于以下原因，情况会更加严峻:1。采暖需求更大:采暖/制冷消耗主要由温差决定，有- 10 ℃，20 ℃，冬季采暖需求30 ℃。在夏季，35 ℃和25 ℃时，冷却需求仅为10 ℃。2.制热效率较低:制冷是通过空调的“电能/动能传递热量”来实现的，也就是所谓的“冷泵”。。"然而，加热通常是通过将电能转化为热量的PTC来实现的，这是低效的."。用于“电能传递热”的“冷泵”的应用还不普遍。燃油车的乘客也怕冷。为什么他们不觉得冬天取暖耗油多？原因是发动机运转产生大量热量，足够一辆家用汽车使用。还有电动车？工作时，电池和电机都很“淡定”，没有余热可用！如果弘扬阿q精神，也可以换个角度理解:电动汽车由于能量转换效率高达90%以上，远高于发动机的20-40%，所以需要的余热较少，因此消耗额外的热能！这样理解是不是舒服多了？哈哈。对于电池怕冷，大多数人只有模糊感性的认识，并不清楚具体的原理。现在我们将以一种容易理解的方式来解释其中的逻辑。低温如何折磨锂电池？锂离子电池的基本原理(如下图所示)只能从以下三点来理解:1。正极是锂离子的家:当所有的锂离子到达正极回到家，就再也不想动了。也就是没有电可以放电。2.迫使锂离子离开他们的家是关于充电的:为了避免成为“死肥屋”，人们必须“充电”。。正负极通电后，在各种电场力、扩散力、电化学力的影响下，锂离子离开家园，通过电解液向负极行进，暂时安顿下来。也就是充满电了。3.想家，期待放电:锂离子想家，一旦有机会飞回正极，回家的过程伴随着巨大的能量释放，推动着车辆前行。

那么，锂电池在低温下发生了什么变化呢？

容量损失:锂离子“冻结，不动。”。负极上的锂离子本来是想家的，但是低温下一部分失去活性(图中黄圈)不愿意出去。比如你本来在银行有100万，被法院起诉后，银行冻结了20万，不能使用。如果能证明清白(温度恢复)，冻结的20万元还是可以追回的(电也可以恢复)，不会凭空消失。放电损耗:电解液凝固，使“回家的奇怪旅程”变得危险。在正常温度下，锂离子可以顺利通过电解质。在低温下，电解质变得“粘稠”甚至“冻结”，使得锂离子返回到不同的目的地很危险，并且需要相当大的努力才能渗透。具体表现为内阻增大(如下图所示，温度在0摄氏度以下时，电芯三种不同状态的内阻都显著增大)。本来电池一度能跑5公里，现在只能跑4公里。例如，这相当于增加了“能源税”，一个好的10万元商品，只能购买8万元的商品；一旦耗尽，温度恢复正常，这种损失的能量就无法恢复。

充电衰减:直观的理解，负极材料的晶格就像一个蜂窝，锂离子到达后可以“嵌入”其中，英语中称为嵌入。低温下，晶格收缩，锂离子难以“嵌入”。因此，电池管理系统有意识地降低充电速度，这可能导致第二天早上充电不足，使本已令人担忧的电池寿命变得更糟。有人说，如果我让BMS在低温下强行增加电流，难道我就不能强行让锂离子进入晶格吗？答案是，可以，但晶格可能会“爆裂”，这可能会导致电池容量的永久损失。所以兄弟，霸王硬上弓是不可取的，因为心急吃不了热豆腐。

由此可见，低温对锂离子电池的危害是全方位的:充电不足、放电不畅、加热耗电量大。“这种多管齐下降低能耗、冬季驾驶电动车的做法，可能会导致其续航能力减半，这绝不是夸张。”。车企采取了哪些措施？了解了锂电池的原理后，我们才知道，并不是车企用的是劣质电池，而是锂电池的本质是这样的！未来可能会有质的变化，但短期内锂电池逃不过低温的问题。那我们能原谅汽车公司吗？不会，虽然不可能从根本上解决这个问题，但是车企还是可以采取措施缓解的——在这里，我们来看看国内外造车新势力采取的措施！首先，我们需要了解一个解决问题的常用措施:热泵系统。电池怕冷，绝对受不了。一般电加热叫PTC，听起来挺高科技的。事实上，根据焦耳定律，电流流经电阻并释放热量。这种电加热方式能将1度电转化为1度热，效率较低。1度电有办法带来更多热量吗？有些又叫“热泵”，可以简单理解为空调制冷的逆过程。理论上，一个热泵系统可以用1度电带来3度热，制热效率300%。有些家用空调真的能达到这个效率，非常节能。但是，就像发动机特性一样，要达到这么高的效率，热泵/空调需要稳定的温度、湿度、风速条件(这些都是影响蒸发和冷凝的因素)。居住空间可能保证相对稳定的温度、湿度、风速条件，但对于汽车来说，这些都无法保证...理论效率300%，实际效率150%。虽然热泵不能从根本上解决问题，但是1度电可以换来1.5度的热量，还是比PTC供暖好很多。但并不是所有的电动车都配备热泵系统，只有在更高端的电动车上才有。除了热泵系统，各汽车公司可谓“八仙过海，各显神通”。从特斯拉、蔚来、马薇、肖鹏等领先企业来看，他们的应对措施各有特色。

(特斯拉座椅加热系统)特斯拉:除了方向盘和座椅加热的热泵系统，电动汽车的领导者特斯拉也有独特的措施。用一个形象的比喻来说，特斯拉会相信人是怕冷的，是可以忍受的，“但不是不能用。”。特斯拉在方向盘和座椅上设计了加热系统，保证臀部和手不冷，脸上的冷点也能忍受。在这种情况下，只要不太冷，就没必要在车内取暖。

蔚来汽车:“海底捞式”无忧服务。蔚来汽车的“一键开机”服务广受车主好评。一年前，蔚来开着车来到海拔5200米的珠峰大本营，在G4高速公路上跑了一段距离。他似乎想向所有人阐明一个道理:燃油汽车能做到的，我也可以用电动汽车做到。车到山前必有路，必有电动车。为了坚持自己的理念，蔚来表示车友想走就走，会做好后勤保障。这意味着尽一切可能加热和运行ES8电池。蔚来汽车采取了很多技术措施，比如在冬季充电结束、开始旅程前，将电池加热到更高的温度，从而节省旅途中的加热能耗。这个功能非常实用，因为电池重，热容量大。温热的电池甚至可以为汽车内部提供部分热量。聪明的肖鹏汽车:肖鹏在避开寒冷地区时非常“聪明”，从不强迫或僵化。一方面，发货时间要晚一些，尽量避开第一个冬天；另一方面，除了首都北京之外，前六个肖鹏体验中心都位于长江以南。其他五个城市是广州、深圳、东莞、武汉和杭州。这些城市冬天也不是很冷，对电池性能几乎没有实质性威胁。在量产交车一周年之际，肖鹏汽车的直营店依然集中在江南，东三省一家都没有。

为肖鹏的机智点个赞~当然，这不是“解决”低温问题，而是暂时“回避”问题。肖鹏的方法很机智。务实的马薇:当地的方法是分析发现，在电池容量有限的情况下，只要利用电池发热，并不能从根本上解决问题。那我该怎么办？我们需要在汽车上安装发动机来使用其他燃料吗？那不是混合动力车吗？装个锅炉怎么样？

这不是开玩笑吗？一位大学副教授出身的知识网友仔细分析过这个方案的可行性。经过各种权衡和分析，他得出的结论是，整个系统不需要太多的体积或产生太多的额外重量，但它可以非常方便地解决电动汽车低温范围缩小的问题。所以我觉得这个假设是可能的。魏玛EX5可选配柴油加热系统，可容纳6升柴油。如果燃烧释放热量，就相当于一个80kWh的电池组，完全用来产生热量——得益于化石燃料的高能量密度，电动汽车不用那么紧热。今年冬天，北京的一些新能源汽车车主采用了类似的方法来解决这一问题:安装燃油停车加热器。汽车公司已经用股票证明，柴油加热系统可能是在严寒地区使用电动汽车问题的最可行的解决方案。但是如果柴油取暖器是用户自己安装的话，既不美观也不安全，没有保障。出厂时一定没有安装好。出于安全考虑，不建议个人自行安装供暖系统。马薇的方法可以被称为务实。

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新能源车主呢？在讨论了锂电池的原理(电池厂应该怎么做)和车企采取的措施(车企应该怎么做)之后，还有一个重要的问题:新能源车主应该怎么做？以下是一些建议:在购车前，建议消费者充分了解电动车冬季续航里程，充分考虑家庭和工作单位的充电基础设施。总之，如果NEDC射程500公里，北京冬季实际射程保守估计250公里；如果家里没有固定的充电桩，购买前调查清楚充电方案。从另一个角度来看，如果你有一个固定的充电桩，冬季续航能力的降低并不是一个大问题。在用车之前，插上充电桩的时候，在出行前对汽车的电池和内部进行充分预热(如果配备了这个功能的话)，这样可以节省很多电，时间短的话甚至可以不需要在路上加热！充电前，如果在室外使用公共充电桩，在到达充电桩前充分预热电池(如果此功能可用)。不要节省这么多的热能。如果能充分预热，充电速度会更快，可以更早充满。驾驶电动汽车时，建议使用空调的ECO模式，尽可能保持平稳行驶，减少突然加速和制动，更多使用经济模式(EOC模式)和高能量回收模式。冬天白天尽量停放在温暖的房间或温度适宜的地方。另外，不建议消费者自己安装柴油取暖器:虽然很实用，但是安装柴油取暖器本身并不是最初的设计，可能存在很多工程上的瑕疵:无论是取暖器本身，还是排出的废气，都可能造成安全隐患。与其增加车辆，不如从使用车辆的角度进行优化。一般来说，锂电池天生“怕冷”。解决电动车的过冬问题，需要汽车企业、电池企业、充电基础设施、车主的努力。对于消费者来说，理性购车、合理用车、谨慎换车是最核心的考量。

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