所有的电动汽车都存在冬季续驶里程下降的问题吗？为什么？

任何汽车冬季都会出现续航里程下降的问题-燃油汽车同样不例外

内容概述：

1. 动力电池与温度关系
2. 温控系统与电耗关系
3. 燃油动力油耗升高原因解析

电动汽车冬季续航里程为何会降低？这个话题讨论到2020年的冬季，基本可以放一放了；因为「电池组预热系统」大幅降低了行驶中的车辆电耗，电池的温控系统要比曾经先进很多，只不过小幅下降仍旧是存在的，这是无非克服的自然现象，与燃油动力汽车油耗升高的原因其实相同。

汽车装备的动力电池主要为两种类型：

• 镍钴锰-三元锂
• 磷酸铁锂电池

所有类型的电池都叫做【化学电源】，因为充电是电流促进的化学反应，放电是反应过程中产生的电流。任何化学反应都有其特殊的温度要求，锂离子电池是在电解液的作用下，在正负极完成嵌入与脱嵌的动作；这种反应需要的理想温度标准平均在25℃左右，此时的放电电压是最理想的标准。

重点：温度过高或过低都会改变电池的放电电压，电压升高则放电容量会加大；说白了就是相同的时速与推重比标准，车辆会变得费电，因为瞬间释放的电流库伦数量夸张了很多。

至于本质基本是温度对极板的三维结构材料的约束能力产生了影响，对于锂离子的传输程度与速率都会变差；而且负极的石墨材料扩散性能降低，锂离子的电荷迁移阻抗会增大。

简而言之，锂离子的数量可以理解为恒定且不断衰减，理想的运行温度标准既不会提升“运行阻力”，也不会加强“运行效率”；但是在温度降低后在锂离子的“阻力变大”且“黏性变弱”，在负极到正极的流动过程中，虽然是以大基数锂离子运动但是还不能产生足够强的电流，迁移阻抗损耗了部分能力。

动力变差且转化效率降低，这就必然会造成以高电耗状态正常驾驶，耗电量的提升显然会然续航里程下降，这与燃油汽车不无二致，那么有没有什么方式可以解决呢？

电池因低温会降低“转化效率”而升高电耗，想要提升效率是不是为其加温即可？

答案正是这样，但是尴尬的问题在于电动汽车装备的可不是内燃式热机，而是不依靠燃烧产生动力的电动机。这种机器在运行中可以做到非常安静，原因为既不用燃烧产生振动，定子转子没有物理接触也没有磨损振动；但同时也不会产生热能而加热防冻冷却液，也就是说没有“废热”可以利用。

燃油汽车的暖空调正是利用运行中必然会达到100℃左右的防冻冷却液加温，那么没有这一系统的电动汽车要怎么办呢？方式只能是通过电加热防冻液，通过溶液流动为电池组加温——电加热的电耗会很高哦。

重点：PTC陶瓷电加热系统是目前电动汽车的通用技术，原理是以电流在通过高电阻导体时，因电子碰撞摩擦产生热能来提升温度。这种加热方式是挺费电，生活中很多常用电器都用电加热技术。

• 空调-电辅热
• 电水壶
• 热得快
• 油汀
• 小太阳等等

如果使用过这些设备的话，对于其耗电量总是有深刻印象的。汽车的电加热模组没有技术层面的区别，所以电耗也是会比较高的；那么在夏季使用空调压缩机的电耗会与燃油车油耗相当，但是冬季依靠电加热而燃油车是“废热利用”，是不是就会凸显出续航里程下降的程度过大了。

不过这种问题虽然存在，但也比不进行温控，直接让电池的性能下降更能有效的控制里程；但如果能有一种方式可以不消耗电池组电能，而是利用电网电量进行预测，问题就能基本解决了，预热系统就是起到这一功能的系统。

在充电过程中电池组的电芯也需要理想的温度标准，否则充电效率会很低甚至无法充电；所以智能温控系统会通过电网电流为防冻冷却液加温，同时可以维持电池组的理想温度。（部分车辆需要通过APP远程控制进行预热）

电热系统最费电的过程是加热的阶段，而达到高温标准后的恒温电耗就会低很多了；而且电池组的硬件保温结构也已经挺不错，行驶中的底盘气流（风冷）只要导流设计合理，温度也不会快速的下降。所以近期的电动汽车低温续航都已经没有曾经那么夸张的衰减了，与燃油汽车下降的程度基本相同。

知识点：燃油汽车的暖空调系统虽然不会增加油耗，但是低温环境中的空气是会增加耗油量的。

因为这种机器装备的是内燃式热机，是依靠燃油燃烧后产生的热能，通过机械结构转化为机械能的发动机；但是热能只有平均35%的比例可以转化为机械能，剩余部分会因冷却、运动、进排气等原因而损耗掉。（转化为其他形态能量·无用功）

其中冷却是比较大的损耗，任何低温物体都会从高温物体中吸收热能；那么在低温的冬季中，运行的内燃机就会被吸收更多的能量，可以转化为动力的部分当然会变少，在冷启动加热机体与防冻冷却液的过程中程度会更大。其实结果说白了就是发动机扭矩会下降，扭矩×转速÷9549×1.36＝马力，马力则车速降低；想要提升车速只有依靠拉升转速（做功频率），而每次做功都要消耗燃油，油耗也就自然而然的升高了。

总结：电动汽车不适合温度过高的环境，好在环境温度不会太高所以不用担心，燃油汽车则是温度越高油耗越低。

至于低温则会对所有发动机产生影响，这是无法解决的问题；至于寄希望于电池技术的突破也不现实，除非材料学领域有巨大的突破。不过最现实的问题解决方式是降低电池制造成本，以充足冗余的装机量即可克服续航焦虑的问题，目前也已经通过磷酸铁锂电池做到了。

编辑：天和Auto-汽车科学岛

天和MCN授权发布

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所有的电动汽车都存在冬季续驶里程下降的问题吗？为什么？

目前电动车几乎都使用的锂电池，锂电池都属于化学电池，锂电池放电也是一个化学反应的过程，这个过程的化学原理就是负极通过化学反应析出锂离子，通过电解质运动到正极，在这个过程中会产生电流，而低温会降低电池内的化学反应速度，从而导致电池的实际工作电压降低，电池的可用容量减小，里程就随之下降。

所有的电动汽车都存在冬季续驶里程下降的问题吗？为什么？

电池技术没有突破之前，所以电动汽车都采用锂电池。而锂电池的特点就是容量随着环境温度而改变!电池容量标定时也是在20度的温度下完成的。只要电池温度低于20度，则锂电池容量就会随着温度降低而降低。所以在北方冬季动辄零下二十多度的天气里，电动车续航缩水一半也是正常的。而另外一种钛酸锂电池可以耐受低温，但是也存在种种缺点：寿命短，循环1-2000次容易胀气，容量密度低，不耐高温等，目前并没有广泛应用在乘用车上。董明珠的银隆汽车所采用的就是钛酸锂电池!低温不仅影响电池放电 ，对充电也一样会有影响。所以电动汽车在低温充电时都会先对电池加温，电池温度上升以后才开始充电，而锂离子电池充电时锂离子从正极脱离出，然后通过电解液迁移嵌入负极材料，锂离子向负极聚合后六个碳原子俘获一个锂离子，而在低温下，电解液化学反应活性降低，同锂离子迁移变慢，负极表面锂离子还没有嵌入到负极内这时候已经还原为金属锂，而负极表面则会沉淀析出锂枝晶，很容易刺穿隔膜造成电池内短路，会损坏电池，引发火灾等安全事故。

电动汽车冬季还要依靠电力取暖，需要为电池加温、保温，这些都是促使电动汽车冬季续航里程缩短的原因。国产某品牌采用柴油预热器为电池加温，同时提供暖风，效果很理想。但是额外消耗了燃油，不符合节能环保的要求!

所有的电动汽车都存在冬季续驶里程下降的问题吗？为什么？

电池采用的是锂电池，手机采用的也是锂电池。

和我们日常接触最多的锂电池是用于手机。锂电池的特点举几个常见的例子就让人明白:

苹果手机到天冷就直接从50%电关机;

三星手机的爆炸事件;

国产网红手机的“为发烧而生”。

所以锂电池过冷过热都不行。

所有的电动汽车都存在冬季续驶里程下降的问题吗？为什么？

目前锂电池的类型有锰酸锂、磷酸铁锂、钛酸锂、钴酸锂、三元材料等，因能量性能和稀有金属成本的原因，锰酸锂、钛酸锂和钴酸锂电池逐渐变为小众选择，而磷酸铁锂和三元锂电池则得到更广泛的推广应用。

两种主流锂电特性差异明显。高温条件下，三元锂电池中的三元材料会在200℃时发生分解，产生剧烈的化学反应，极易发生燃烧或爆炸的现象，因此存在先天性安全隐患（尽管现在的技术已经能够大幅度改善），而磷酸锂电池的分解温度在800℃，更不容易着火，安全性相对较高。

但在低温条件下（气温低于-10℃以下），磷酸锂电池衰减程度更快，电池容量下降比较严重，而三元锂电池的低温性能相比更好，在低气温条件下可保持一定正常的电池容量，但也只是相对好一些，在实用性上没有体现出质的变化。

这里面的根本原因还是锂电池本身的特性决定的，锂离子的活性受温度的影响非常明显，温度越高，锂离子活性越大，也更容易穿过隔膜和克服电解液传导的阻抗，流动性更好。反之当温度降低后，锂离子的活性大幅下降，流动性变差，直接后果就是电解液变得凝固，锂离子在电解液里受到的阻力更大，恶性循环最后停止工作，也就没有电荷产生。

由于替代了传统的内燃机，在冬季里车内温度的保持也是个难题，取暖的能量还依赖于电池的输出，这更加剧了能量的消耗速度，使得原本就不富余的电量雪上加霜，从而进一步削弱了车辆的续航能力。

在更具革命性的电池技术到来之前，纯电动车在冬季低温环境下的续航能力仍旧是个重要的课题。

所有的电动汽车都存在冬季续驶里程下降的问题吗？为什么？

不要说什么季节，电池本身就会随着时间慢慢衰退减弱！