如今的電動(dòng)車市場(chǎng)，一年比一年“繁華”，新老車企接連不斷推出新電動(dòng)車。
并且乍一看，各家電動(dòng)車的紙面參數(shù)好像都差不多，然后能夠?qū)崿F(xiàn)的“智能化”功能也都大差不差，最終消費(fèi)者能夠感知和左右抉擇的，往往都是品牌、外觀、空間等因素。
當(dāng)然，同質(zhì)化的紙面參數(shù)是個(gè)好事，各家廠商八仙過(guò)海各顯神通，起碼在消費(fèi)者比較在乎的“產(chǎn)品力”上，能夠打個(gè)不分你我；這說(shuō)明電動(dòng)車行業(yè)越來(lái)越成熟，能夠供消費(fèi)者選擇的空間也越來(lái)越大。
但是，看過(guò)經(jīng)典武俠小說(shuō)的都知道，里面的絕世高手往往看上去平平無(wú)奇，卻總是能在關(guān)鍵時(shí)刻憑借一身多年造詣的內(nèi)功，驚艷四座。這其實(shí)暗藏著一種哲學(xué)思考，即透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)；也就是不要被表象所迷惑，因?yàn)檎嬲龥Q定高低的是那些無(wú)法一眼看透的東西。
所以如果將這些車看作是武俠小說(shuō)人物的話，那么即將到來(lái)的冬天，將會(huì)是一場(chǎng)“見真章”的比武大會(huì)，有沒(méi)有真本事，一試便知。
誰(shuí)動(dòng)了電動(dòng)車的“續(xù)航”？
盡管從發(fā)展速度來(lái)講，電動(dòng)車的接受度已經(jīng)越來(lái)越高，但毫無(wú)疑問(wèn)，阻止人們?nèi)鎿肀щ妱?dòng)車的最大元兇，仍然是老生常談的續(xù)航問(wèn)題。
尤其在寒冷的冬天，這個(gè)問(wèn)題尤為凸顯。
坦白講，冬季車輛行駛能耗升高并非是電動(dòng)車獨(dú)有，燃油車一樣在冬天油耗會(huì)升高，只不過(guò)電動(dòng)車對(duì)于低溫更加“敏感”一些。
燃油車冬季油耗增加，是因?yàn)槔鋮s水和機(jī)油溫度較低，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)不在最佳工作溫度區(qū)間做功，使得燃油沒(méi)有被完全利用，從而浪費(fèi)掉了。
而對(duì)電動(dòng)車而言，冬季能耗增加，一方面是電機(jī)和電池未在最佳工作溫度區(qū)間做功，使得電機(jī)效率降低、電池性能受限；而另一方面則是電動(dòng)車需要消耗電能給電機(jī)、電池、乘員艙加熱。
區(qū)別在于，燃油車給動(dòng)力系統(tǒng)、乘員艙提供熱量幾乎不額外增加負(fù)擔(dān)，而電動(dòng)車則要消耗更多能源。
究其原因，是因?yàn)槿加蛙囆旭偹牡哪茉粗校?60%-70%以熱量形式浪費(fèi)掉了，而電動(dòng)車僅有10%左右的能源會(huì)被轉(zhuǎn)化成熱能。也就是燃油車給冷卻液、機(jī)油、乘員艙加熱，是“廢物利用”，而電動(dòng)車則要?jiǎng)佑迷居米餍旭偟哪茉磥?lái)提供熱量。
此外更重要的是，無(wú)論電動(dòng)車搭載多少kW·h（度）的電池包，都無(wú)法與一箱油媲美能源大小。
一升汽油所蘊(yùn)含的能量相當(dāng)于8.9kW·h電能（國(guó)際通用換算標(biāo)準(zhǔn)）。按照燃油車油箱50升來(lái)看，換算成電力約為445kW·h，而目前市場(chǎng)上純電動(dòng)車搭載的電池包一般在50kW·h到100kW·h之間，對(duì)比之下，燃油車攜帶的能源大概是純電動(dòng)車的4-9倍之間。
也就是說(shuō)，燃油車本來(lái)就能源“富足”，且本就是浪費(fèi)的能源在冬季回收利用了，所以不會(huì)對(duì)續(xù)航有太大影響；而電動(dòng)車搭載的能源本就有限，在冬季還要分配一部分用作提供熱量時(shí)，就會(huì)對(duì)續(xù)航產(chǎn)生明顯影響。
不過(guò)，同時(shí)也就意味著，你加油花的400塊錢，將近300塊錢都給溫室效應(yīng)做貢獻(xiàn)了，剩下那100塊錢，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)車僅需幾十塊錢就能行駛的續(xù)航距離。
冬季續(xù)航下降的另一個(gè)更重要的原因，是電池。
盡管各家電動(dòng)車所采用的電池略有不同，但基本上可以簡(jiǎn)單分為兩大類：三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池。而目前來(lái)看，在同類電池中，就電芯級(jí)別的低溫表現(xiàn)并無(wú)太大差異。
由于材料本身的性質(zhì)決定，舉個(gè)形象的比喻，鋰電池中大量的鋰離子就像是一群小朋友，天氣過(guò)冷，導(dǎo)致大家活動(dòng)意愿下降，甚至三五成群取暖，即便老師強(qiáng)迫要求出去活動(dòng)，也會(huì)因?yàn)樗俣认陆担瑢?dǎo)致教室大門發(fā)生擁堵，進(jìn)而單位時(shí)間出門的小朋友數(shù)量減少。
只不過(guò)從陰極材料的分子結(jié)構(gòu)來(lái)看，三元鋰電池的“教室大門”多一些寬敞一些，磷酸鐵鋰電池的則少一些窄一些，所以磷酸鐵鋰電池在低溫時(shí)候性能會(huì)下降更嚴(yán)重。
也正是這種結(jié)構(gòu)決定了三元鋰電池的能量密度和充放電性能，要比磷酸鐵鋰電池好很多，而磷酸鐵鋰電池則要穩(wěn)定安全許多；不過(guò)后來(lái)通過(guò)包碳技術(shù)和納米級(jí)材料工藝，使得磷酸鐵鋰電池的充放電性能已經(jīng)大大提高，并且能量密度也得到了相當(dāng)?shù)奶嵘?/div>
總體來(lái)講，三元鋰電池的電芯在低溫的表現(xiàn)，比磷酸鐵鋰電池要好一些，但兩者在低溫狀態(tài)下，其電芯的性能都會(huì)大大受限。低溫對(duì)電池臨時(shí)性的影響是導(dǎo)致電池內(nèi)阻增加、鋰離子鍍膜現(xiàn)象等，導(dǎo)致可用容量下降，放電速率下降（性能）；如果長(zhǎng)時(shí)間低溫狀態(tài)使用，還會(huì)導(dǎo)致永久性的電池?fù)p傷。
所以低溫時(shí)候，就必須要給電池加熱，才能夠?qū)崿F(xiàn)更好的性能和循環(huán)壽命以及安全。尤其是冬天在使用電動(dòng)車之前，如果先對(duì)車輛進(jìn)行預(yù)熱，不但上車后能夠有良好的用車體驗(yàn)，其預(yù)熱期間消耗的能源加上隨后行駛一段距離，遠(yuǎn)比直接冷車直接開走行駛相同距離所消耗的能源少得多。
這是因?yàn)檐囕v通過(guò)預(yù)熱，用較少的電能將電池、電機(jī)都加熱到了最佳溫度，使得行駛階段效率大大提升，從而使得綜合續(xù)航與夏季時(shí)幾乎差不多。
換句話說(shuō)對(duì)于車企而言，想要提升電動(dòng)車在冬天的續(xù)航表現(xiàn)，就得從系統(tǒng)層面去考慮，而這一部分也恰恰是各家真正展現(xiàn)“內(nèi)功”的時(shí)候。
武林秘籍“熱泵”？
其實(shí)總結(jié)來(lái)說(shuō)，電動(dòng)車冬季的續(xù)航問(wèn)題，可以歸納為一個(gè)問(wèn)題：提供熱量，而且是效率越高效果就越明顯。
目前大部分純電動(dòng)車的制熱系統(tǒng)都是PTC加熱，其能效比為1，以3000W的功率考慮，那么滿功率開啟熱風(fēng)一個(gè)小時(shí)，即消耗3kWh電量，這對(duì)于百公里消耗10-20kWh的純電動(dòng)車而言，無(wú)疑是“奢侈消費(fèi)”。
作為行業(yè)標(biāo)桿的特斯拉，拿出的方案是采用熱泵來(lái)大幅提高效率。
熱泵，簡(jiǎn)單理解就是通過(guò)壓縮機(jī)，將氣體強(qiáng)制變成液體，從而釋放出熱能，來(lái)實(shí)現(xiàn)能源的“搬運(yùn)”；換句話說(shuō)，就是家用空調(diào)反過(guò)來(lái)用。其最大的特點(diǎn)就是，能夠?qū)崿F(xiàn)“四兩撥千斤”的效果，即從低溫中吸收熱能，再將其搬運(yùn)到所需之處，大幅提高制熱效率，其能效比在合適環(huán)境能達(dá)到3。
不過(guò)熱泵這玩意，特斯拉并非是第一家用在電動(dòng)車上的，也更不是什么新鮮玩意，家電領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域早有采用。但不同的是，特斯拉不僅針對(duì)熱泵本身進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，還對(duì)整個(gè)熱管理系統(tǒng)的軟硬件層面進(jìn)行了創(chuàng)新。
首先是傳統(tǒng)熱泵空調(diào)存在極寒天氣制熱效率低，成本高等劣勢(shì)，而特斯拉熱泵系統(tǒng)在傳統(tǒng)熱泵的運(yùn)行原理基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)巧妙設(shè)計(jì)，能夠充分利用外界自然能（空氣）、電機(jī)與電池的余熱來(lái)進(jìn)行制熱，在提高效率同時(shí)，還降低了成本。
其次是特斯拉的熱泵系統(tǒng)應(yīng)用了的八向控制閥（Octovalve），它由8個(gè)冷卻液通道和電機(jī)組成，使用一只水閥代替了傳統(tǒng)多支路所有水路換向元件的功能，可以實(shí)現(xiàn)空調(diào)、電池、電機(jī)熱管理系統(tǒng)的并聯(lián)獨(dú)立運(yùn)行和串聯(lián)工作模式，不僅減少車內(nèi)空間占用，還可以大幅降低故障率、提高可靠性，能夠更好地利用電池、電機(jī)，甚至是電路板等運(yùn)行余熱以提升制熱效率。
最后，復(fù)雜的集成化系統(tǒng)需要智能的控制才能得以實(shí)現(xiàn)精確且最佳的效果。特斯拉自主開發(fā)的軟件可以基于感知外界和自身系統(tǒng)溫度，智能調(diào)節(jié)熱泵工作模式，包括COP_high高能效模式、COP_blend混合模式和COP_1低能效模式，模式切換可以大幅提高系統(tǒng)工作效率，最終達(dá)到降低能耗，提升冬季續(xù)航能力，實(shí)現(xiàn)能量利用效率最大化。
所以，即便電動(dòng)車采用了熱泵，但實(shí)際的效果很可能大不相同，還要取決于整體熱管理系統(tǒng)，以及BMS電池管理系統(tǒng)等各種提高效率的方式。
總結(jié)
得益于傳統(tǒng)熱泵基礎(chǔ)上的自主創(chuàng)新，特斯拉車輛的冬季駕駛體驗(yàn)獲得了較大提升。老司機(jī)們不難看出，即使在寒冷天氣，特斯拉的電耗仍然保持在合理的范圍內(nèi)，充電速度也和平時(shí)差不多。甚至掌握一些小竅門之后，體驗(yàn)還能再上一層樓。
比如提前在手機(jī)上開啟“按時(shí)出發(fā)”功能，來(lái)預(yù)熱電池、加熱座艙，不僅上車后溫暖如春，也可以幫助車輛提高效率、降低能耗，更不存在燃油車那種磨人的“熱車”環(huán)節(jié)。充電前，使用“路線規(guī)劃”功能就，導(dǎo)航到超級(jí)充電站的路上提前預(yù)熱電池，提升充電速度。
凜冬將至。但真正有“內(nèi)功”御寒的車企，已經(jīng)準(zhǔn)備好了。
