2020年的冬季：近期购入的电动汽车焦虑续航下降问题
#老司机聊汽车知识#
内容概述：
动力电池与温度关系温控系统与电耗关系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？
GIF
GIF
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
欢迎转发留言讨论