文 | 张超 黄天然
还没到数九寒冬，各种冬季御寒保暖方案，早就在各个电动汽车群里讨论得热火朝天。
热水袋、暖宝宝、电加热坐垫，被车主们戏称为冬日长续航温暖套装，电加热坐垫最受欢迎，许多车友群生生变成了拼团群。
一位电动汽车车主介绍省电保暖“终极武器”
电加热坐垫在车友圈热销
电动车博主@Emma雯展示车主如何过冬
去年，一位穿着羽绒衣开车的蔚来车主在网上火了，蔚来非常贴心，直接在官方APP里推出了鸭绒围巾、极暖抗寒保暖内衣等一系列主打保暖的衣物。
有人心领神会地赞道：“终于有电动车厂出羽绒服周边了。”
开车要捧热水袋，穿羽绒服，只因为不敢开暖气，因为电动汽车一开暖气，续航没准能打五折。
电动汽车的冬季续航缩水问题，难道就没治了？
冬天是电动汽车跨不过去的坎
杭州一位车主，今年10月刚买了一辆蔚来ES8，天刚转冷，他就发现续航里程少了，于是进行了一次实测。
充电90%后，表显续航里程为374公里，车主在5-11℃的杭州市区开着29℃的暖风行驶了171公里，表显续航里程只剩下58公里，也就是说，续航能力至少打了5.5折。
蔚来官方的里程计算器，也大大方方承认，冬季续航里程会大幅缩水：-10℃，以90公里时速行驶，在开启空调的状态下续航里程为266公里，比正常温度不开空调时至少缩减了25%。
电动汽车冬季掉续航的问题，还引发过许多投诉维权行动。
今年1月，广汽新能源埃安S的深圳车主曾发起过一场集体维权，投诉厂家虚假宣传，续航里程在实际行车中减半。
埃安S深圳车主因续航里程发起维权行动
今年11月，湖南也有多名购买广汽新能源埃安S的网约车司机，发起了关于续航问题的集体维权。
湖南多名购买广汽新能源埃安S的网约车司机维权
他们表示，由于气温骤降，启用了暖风设备，续航里程与宣传的510公里严重不符，只能跑260公里左右，存在一半差距。
汽车质量投诉网上，北汽新能源EV、吉利帝豪系能源、奇瑞瑞虎3xe、长安逸动系能源、比亚迪唐等多款车型也在12月收到续航里程不足的投诉。
车质网上12月有大量关于续航问题的投诉
冬季续航打折，几乎是所有电动车的通病。
有媒体在-20℃的温度环境中，对广汽新能源GE3 530、吉利帝豪GSe、比亚迪秦Pro EV500、蔚来ES8、日产轩逸·纯电、长安逸动EV460和荣威MARVEL X等多款主流电动车型，做了一次续航实测横评。
测试结果显示，实测续航比综合续航平均缩水一半以上。
数据来源：新出行
国外也是一样，美国权威汽车测评机构美国汽车协会（AAA）在2019年发布的研究表明，温度下降到-6℃时，电动汽车的平均续航里程将减少41%。
一开暖气续航里程少几十公里
续航里程缩水，是因为电动汽车的电池怕冷，开车的人也怕冷。
电池放电过程，红色的为锂离子
低温环境会降低锂离子活性，同时让电解液变得粘稠甚至冻结，这就导致锂离子传导速度变慢，电池出现严重极化，充放电容量急剧降低。
业内一直有一种说法，0℃到25℃内，气温每下降1℃，电池容量就会下降接近1%。
因此，为了对抗极寒地区低温，一些电动汽车都配备有低温电池预加热功能，其中最硬核的是威马EX5，北方车主甚至可以花9800元选装一套柴油加热系统。
威马搭载柴油加热的第二代热管理技术
然而，最大的续航杀手，还是电动汽车的供暖系统。
加拿大一位大众高尔夫EV车主，在魁北克-3℃的冬季将空调设定在22℃，结果一瞬间，表显续航从177公里直接掉到了155公里。
大众高尔夫EV开关空调后的续航变化
一位英国车主则在-6℃测试了现代Ioniq电动汽车，打开空调设定在19℃，195公里的表显续航一下掉到162公里，瞬间折损了30多公里。
飘雪天气中的现代Ioniq续航为121英里（195公里）
车主打开19℃的暖气后续航下降到101英里（162公里）
今年3月，挪威乘联会（NAF）针对20款电动汽车进行官方低温续航测试，包括特斯拉Model 3、大众高尔夫EV、奥迪E-Tron等热门车型，在同时开启21℃暖气和最低档座椅加热的情况下，这些车型冬季续航折损率平均约为WLTP续航里程的20%。
挪威乘联会WLTP续航里程与实测续航里程对比
其中，特斯拉Model 3损失了28%的续航里程，雪佛兰Bolt折损了近30%，奥迪E-Tron和大众高尔夫EV表现较好，折损率为13%和11%。
加拿大媒体也在关注冬季电动车使用情况
电阻加热费电热泵也不完美
为什么电动汽车开暖风这么费电，因为电机的能量转换效率高达90%以上，不像热效率只有40%的燃油发动机，可以直接利用发动机余热供暖。
纯电动Smart开启空调
电动汽车热源有限，不足以满足供暖需求，因此通常需要额外加入PTC热敏电阻，PTC是一种电阻加热材料，通电后可以恒温发热，原理和热得快差不多。
PTC制热的缺点主要是费电。
国外视频博主展示PTC加热单元
比如蔚来ES8刚上市时，安装了两个PTC加热器，负责前排暖风的PTC额定功率为5.5千瓦，后排为3.7千瓦，若两个PTC满负荷工作，一小时就要消耗9.2度电，而蔚来ES8动力电池总容量为70度，也就是说，一个小时就要消耗10%的电能。
由于大量车主反映ES8冬天续航至少掉一半，上车不敢开暖风，蔚来在ES8改款时，用热泵空调系统替换了PTC加热器。
热泵空调原理
热泵空调利用蒸发吸热、液化放热的热力学原理，可以将冷空气中的热量吸收传递到工质（制冷剂）中，再通过压缩升温，将高温工质通过冷凝器和车内空气进行换热，从而实现暖风功能。
电动汽车上热泵空调系统
热泵空调得到的热量，为消耗电能与吸收低位热能之和，因此在获取相同制热效果时，比PTC制热消耗的电力更少。
就像家用电器上都有COP（能效比）标签，能效比越高，节能效果越好，而理论上PTC制热的COP只有1，而热泵系统的COP最低也高于1，实际使用一般在2-4之间。
高尔夫EV搭载的热泵空调系统
也就是说，相同能耗下，热泵系统产生的热量是PTC制热的2-4倍。
热泵系统的缺点在于，工作效率容易受极端低温影响，天气越冷，效率越低，比如在-30℃时COP为1，与PTC制热相当。
当然，电动汽车厂家不愿意用热泵系统，最关键的原因还是太贵，一套热泵系统的成本是传统汽车空调的3-4倍。
特斯拉又贡献了创新方案
目前，解决冬季续航问题的最佳方案，还是来自特斯拉。
电动汽车的热管理系统，包含了空调制冷系统、采暖系统、电机冷却系统和电池组热管理系统，特斯拉为了解决冬季续航问题，重新设计了一整套热管理系统，建造了一个“大脑”来统筹整个热管理系统的运转。
这个大脑，就是一个名叫Superbottle的八向控制阀。
通常，汽车热泵系统采用四向换向阀满足环境热源和车内的热交换，而特斯拉之所以采用更复杂的八向控制阀，是因为需要整合更多热源。
八向控制阀
在加热模式下，特斯拉会通过电机废热为电池组加热，电机废热不够用，就将电机堵转发热，最高功率可达7千瓦，此外，特斯拉还会收集动力电池组废热，加上传统热泵的外部空气热源，如此复杂的热管理，都是通过八向控制阀电控调节液路流向实现。
特斯拉热管理系统示意图
而且，特斯拉还可以通过监测外部环境温度、电机系统温度、电池组温度和座舱温度，综合所有热源在不同工况下的最佳效率，用多达12种模式为整车供热，其中仅座舱供暖方式就有四种。
最早使用这套整车热管理系统的车型是特斯拉Model Y。
Model Y
在Model Y上，PTC制热仅是辅助手段，采用单独的12V蓄电池供电，气温一旦上升到-10℃-10℃之间，就会采用混合制热模式，COP就在1-2之间，达到2就意味着能比PTC制热省下一半的电；当气温超过10℃，完全采用热泵空调，COP将达到1.5-5，最多能节省80%的电量。
可以说，特斯拉通过统筹利用热量，大幅降低了电池能耗。
就连马斯克都曾表示，Model Y的热泵系统，是他这一段时间内看到的最好的工程。
目前，特斯拉已经为2021款Model 3增加了热泵系统，评测显示，相比没有热泵系统的2019款Model 3，新车型的COP高了足足三倍。
这也难怪，国内很多想要入手特斯拉的准车主，眼下都成了“等等党”，没有热泵的Model 3，还是让人心里没底。
参考资料：
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