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是谁掀开了电动汽车的遮羞布？

2020-12-19 10:25 锋中独行

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以下文章起源于Faster发车，作者孙鸣远

以下文起源于Fas

今年北方的冬天格表冷，尤其对于一些电动车车主而言。

陪伴着电动车销量逐步升高，市场接受度不休增长，电动车车主们刚刚筹备摘掉被冷笑的“电动爹帽子”，又被凛冬的寒冷给“扶正”了一些。

这不，前几天一位网友宣称，自己驾驶的比亚迪汉EV在经过屡次冬季试验后，发现充斥一次电后的现实续航仅有230公里，远远低于官方宣传的600公里续航，险些缩水了三分之二，甚至还产生过渣滓续航忽然断崖式削减的情况。

（图/新浪财经）

甚至有网友拿出当初比亚迪推出“刀片电池”时的官方PPT来调侃：“依照柱状图比例，百分比显然是100%、70%、40%、40%，做PPT的人还是恳切的。”

事件在网络上发酵一阵后，比亚迪给出的官方说法是“车主存在原地怠速用电并且开空调的情况”，导致现实续航大幅“缩水”。

独一无二，搭载着同样磷酸铁锂电池的特斯拉Model 3尺度续航升级版，以及搭载着磷酸铁锂的五菱宏光MINI EV也有车主遇到了类似的问题。

很显然，所有的锋芒都指向统一个器材——磷酸铁锂电池，那么这个去年被誉为将能击溃三元锂电池的“英雄”，怎么忽然不能了呢？

磷酸铁锂电池的原罪

LFP（磷酸铁锂电池）最早是由古迪纳夫（2019年诺贝尔化学奖获得者之一）发现的，于1996年新乡大学代表古迪纳夫尝试室向美国申请了专利（WO1997040541）。不外之前日本NTT公司曾调派一位钻研员冈田协助古迪纳夫钻研，后在2015年争先在日本本地于1995年注册了专利，后续各个地域为了�；け镜乩�，导致LFP专利险些形同虚设，好多国度都有出产造作能力。

所以其实LFP的规�；坎屠糜诘缍狄丫艹すΨ蛄�，只不外之前都是搭载于公共交通系统的车辆。

而LFP之所以忽然被乘用车消费市场所关注，是源自于去年比亚迪与巴中时期的交锋，也就是比亚迪公开了一段视频，用针刺尝试证了然“刀片电池”（LFP的一种特殊封装大局）远比三元锂电池要安全好多、譬喻型磷酸铁锂电池安全，从而引发了宽泛的社会会商和争议。

（三元锂电池针刺尝试，未注明哪种三元锂电池）

（方型磷酸铁锂电池针刺尝试）

（比亚迪“刀片电池」仉刺尝试）

简直，LFP相迸宗三元锂电池有不少利益。

首先，磷酸铁锂的循环机能好，即循环寿命长。锂电池电量衰退的原因有好多，但与正极资料有关的重要是充放电过程中正极资料结构“晶格塌陷”，造成结构粉碎，从而使得一部门正极资料失活。

但磷酸铁锂化合物闯辗视结构上相较于镍钴锰化合物不变好多，NCM分子是类似“千层饼”状态，锂离子从两层之间流动，而LFP分子则是“橄榄石”状态，锂离子游走于三维结构缝隙中。即LFP分子结构中即便锂离子“脱离”，剩下类似FePo4的结构也相对不变，而NCM则相对不不变。（三元锂电池循环寿命在1500~2000次左右，磷酸铁锂则能到4000次左右）

（NCA固然分子结构与NCM稍有分歧，但是存在的问题与NCM差不多）

固然早期磷酸铁锂电池由于其结构原因，充放电效能较低（形象的说法就是由于结构不变导致锂离子活动自由度不高），但随着包碳技术（法国世界级锂电科学家米歇尔·阿尔芒发现，并后来与古迪纳夫一路申请了专利，MichelArmand），以及纳米化资料工艺的技术，此刻磷酸铁锂电池的充放电功率（即机能）不比三元锂电池差。

其次，LFP安全性高。磷酸铁锂化合物自身的分化温度在700~800度左右，远高于三元锂化合物的200~300度，所以理论安全性高好多；且三元锂电池在产生“热失控”时，会开释氧气，从而进一步加剧反映剧烈水平，而磷酸铁锂化合物中P-O键不变，难以分化从而杜绝氧气形成，预防连锁效应。

但是，之所以磷酸铁锂一向没能利用于乘用车市场，底子原因在于LFP有几个“原罪”。

首先，LFP的能量密度较低。单电芯目前最顶端也就刚摸到三元锂电池的通常水平。原因在于相迸宗三元锂来说容量低（单元Ah），且电压低（三元大多在4V以上，磷酸铁锂在3.4V左右），能量即是容量乘以电压（单元Wh）。

其次，最要命的是低温机能差。原因在于正极资料（磷酸铁锂化合物）自身为绝缘体，相比三元锂电池电子导电率低，低温下导电性更为差，以至电池内阻增大，受到极化影响大。即便在加了纳米碳导电剂改进后，固然有所缓解，但仍未能解决低温的电压降低导致的可用容量降低的问题。

（LFP在分歧温度的放电情况）

换句话说，只管目前的电池技术使得LFP的电池的低温表显有所提升，但是依然由于低温导致大幅降低可用容量。

最后，丈量电量（SoC，State of Charge）较难，由于磷酸铁锂电池的电压在放电时前半段极度不变，到低电量时会忽然掉电压，所以若是BMS（电池治理系统）做的不好，很可能渣滓电量出现忽然断崖式变动。由此导致的问题不仅仅是使用端的不方便，更多的是若是无法很好检测电芯数据，则越发无法优良的治理充放电战术，从而使得电池寿命削减甚至产生锂枝晶景象导致短路。

所以LFP占有相迸宗三元锂电池安全性更高、循环寿命更长、高温环境下机能更好、造价低的利益，使得极度适合公交车、市政车辆等纯电动车型。并且由于公交车体积重大，并不在乎磷酸铁锂电池的低能量密度，能够利用装载体积重大的电池包，并且公交车行驶卢路线相对固定且不会很长，所以续航数的颠簸影响也不大。

但是对于乘用车而言，磷酸铁锂电池的这些弊端是“不成接受”的，所以悠久以来都没有利用于乘用车。

不外，比亚迪通过改善LFP电池资料和“刀片电池”的电池包结构，提升了单电芯和电池包的能量密度，脱节了“短续航”的诟病。但是关于其他LFP天生的弊端，尤其是LFP冬季续航阐发时，比亚迪给出的解决法子却几多有些抽象：“资料的机能有所提升、共同热治理系统的加热，已经解决了该问题。”

LFP资料的机能提升或许率没什么疑难，但是热治理系统的曲直就值得商讨了。

电池不背全数锅

目前所有量产纯电动车中，选取的锂电池无表乎NCA（镍钴铝三元锂电池）、NCM（镍钴锰三元锂电池）、LFP（磷酸铁锂电池）这三种，但无论是哪种锂电池，其实城市受到低温的影响，只不皮毛迸宗三元锂电池，LFP天生受影响水平较大而已。

由于目前大部门锂电池，不仅正极资料会产生影响，低温也会影响负极资料和电解液，低温会导致电解液粘稠以至锂电池内阻增长，以及负极资料极化严沉以至锂离子沉积、镀膜景象等，导致可用容量降落，放电速度降落（机能）。

也就是说在不加任何表部辅助设备情况下，原生状态下任何锂电池城市随着低温降低可用容量，即削减续航。

所以各家厂商城市在电池包结构中参与热治理系统。

低气温下，利用空调系统的造热系统，通过亏损电能对电池进行升温，一方面复原电池充放电机能，另一方面预防低温对电池造成不成逆的中伤。

刚好问题就在这，低气温下，除了电池必要加热之表，车内的乘员同样也必要热风系统，而这就是进一步缩短续航里程的罪魁。

目前国内大部门纯电动车的造热系统都是PTC加热，能效比为1，以3000W的功率思考，那么满功率开启热风一个幼时，即亏损3kWh电量，这对于百公里仅需不到20kWh的纯电动车而言，无疑是“奢侈消费”。

当然也有一些纯电动车，例如日产Leaf、现代Kona、特斯拉Model Y等车型选取了热泵系统，0度以上能效比为3左右，根基能节俭2/3左右的加热能耗，不外就是当温度将至零下20度以下时，热泵能效比也就降至1了，与PTC并无差距。

不外各家的热治理系统存在诸多差距（PTC造扰纂热泵造热系统区别，热治理合理性和效能等），最终导致的节俭水平分歧。

好比利用电机、电路板等多个热源进行统一治理，一方面给该必要降温的部门降温，另一方面将热量有效利用起来，传送给必要加热的电池或者驾驶舱。所以低温对能耗的影响，其性质上还是热治理系统的技术先进水平的凹凸。

（好比Model Y选取的“章鱼八通阀”就是将多个部门的热治理高度集成化，以实现极高的热量治理效能）

注：低温度下，纯电动车在刚启动时，由于电池必要加热、电机和电路板也还未产热，所以导致该阶段耗电量会很高，行驶一段后才会复原正常电耗。例如同事的Model 3冬季短旅程行驶的电耗甚至高于120km巡航的电耗。所以在EPA尺度中，刚启动阶段的行驶工况电耗，会乘以0.33的权沉计入。

电动车能耗之所以对造热系统如此敏感，是由于相迸宗燃油陈反说，电动车所携带的能量着实有些少的可怜。一升汽油携带的能量相当于8.9kW·h，一辆通常的燃油车油箱大幼约为60升左右，换算成电力约为534kW·h，而目前市场上纯电动车搭载的电池包通常在30kW·h到100kW·h之间，对比之下，燃油车携带的能源或许是纯电动车的5~18倍之间。

与此同时，燃油车使用能源的综合效能可能仅有20-30%左右，而电动车则有80%左右。即燃油车加热选取的是浪费掉的发起机热能，并不怎么影响油耗，倒是电动车的加热系统是实打事反自“用于行驶
”的能源。由此导致了开启空调后，会对续航产生巨大影响。

举个例子，凭据AAA测试汇报了局显示，零下7度开暖风的续航情况，2018款宝马i3续航降落46%，2018款雪佛兰Bolt续航降落47%，2018日产凌风降落32%，2017款Model S续航降落38%；零下7度不开暖风情况下，四款车续航降落则别离为14%、10.4%、10.8%、11.1%。

注：上述四款车型中日产凌风和宝马i3搭载了热泵系统，其他两款均为PTC加热；另表上述四款均为三元锂电池。

足矣可见除了温度对电池自身机能影响表，热治理系统对续航影响水平之大。

也就意味着，低温情况下纯电动车的续航阐发，电池化学资料自身的影响是一方面，整车的热治理系统的能效比是更沉要的一方面。所以在目前电池技术的限度下，车辆在冬季的现实续航“缩水”情况除了看电池分歧表，沉点还要看各家在热治理系统中下的功夫。

由于无论选取什么电池，只有热治理可能将电池迅速复原最佳工作温度，那么电池的阐发是差距不大的。所以从技术角度上说，若是热治理系统做到足够好，无论是三元锂电池还是磷酸铁锂电池，都能保障差不多的低温续航阐发，分歧车型之间的差距就在热治理系统上。

迷茫无助的消费者

其实厂商都知路磷酸铁锂电池的低温机能欠安，但就连马斯克也明确说了，之后基础款车型城市选取LFP电池，原因就是成本低。

成本降低就能使得售价更低，间接使得产品性价比提升，直接了局就是销量的增长。11月份新能源车辆销量前四名中，除了Model 3有磷酸铁锂和NCA两种版本之表，其他三个都是搭载的磷酸铁锂电池。

这不，就连幼鹏G3的磷酸铁锂版本也通过了工信部认证，即将推出市场。

但问题是，宽大消费者并非个个都是电动车专家，他们不领略分歧电池、分歧热治理系统对续航的影响水平，也不会懂为什么“标称续航”与现实续航之间存在不幼的差距。

甚至哪怕在温度极度相宜的情况下，消费者采办的电动车续航也与宣传续航之间也存着差距。

宣传续航数是凭据分歧地域的司法律规要求来测试的了局，即稍微仔细的人会发现，齐全一样的一款车型，在分歧地域的续航各不一样。

由于分歧尺度中对丈量电动车续航的严格水平分歧，所以测试了局各不一样。以续航数致反看，NEDC>WLTP>EPA�；凰惴绞轿狽EDC续航数乘以0.7差不多为EPA续航数，WLTP续航乘以0.9差不多为EPA续航（估算值，并不绝对正确）。不外即就是最为严苛的EPA续航数，其实也会与现实续航里程有差距。

注：中国选取的是NEDC尺度（New European Driving Cycle，新欧洲驾驶循环），欧洲选取的是WLTP（Worldwide Harmonised Light Vehicles Test Procedure，欧洲提出的轻型车测试循环）尺度，而美国则选取的是EPA（Environmental Protection Agency，美国环境�；ぷ苁穑┏叨�。

可谓是“宣传仅为参考，所有以现实为准”。

若是仅仅是宣传续航和现实续航不符也就而已，其实表显续航中也佑装古怪”。

首先，若是厂商懒省事，就直接将NEDC测试了局设定为最大值，或者增长WLTP续航数为备选项，而后凭据丈量渣滓电量百分比，对表显续航里程进行变动。所以用户感知到的就是现实走的里程，显著幼于表显削减的里程数。在这种模式下，每次充斥电，表显里程数城市根基维持一致。

注：其中比力出格的只有特斯拉，选取的EPA续航测试了局为表显值，所以好多车主拿到车后表显里程就与中国官网上宣传的数据相差好多。

其次，稍微用心的厂商，表显里程并非为固定值，会凭据近期车辆使用情况，推算一个相对均匀值，对表显续航进行调整。好比近期一向强烈驾驶，充斥电后表显续航就会少于一向安稳驾驶。这样做的益处是让用户越发直观感知以自己驾驶习惯还能行驶几多里程。但由于用户并不相识这个原因，就会导致让用户产生电池衰减或者续航“缩水”的错觉。

除了专家或者以这些信息为生的汽车编纂，大无数通常消费者很难相识或者理解上述这些信息。

由此导致的最大问题就是，车主对现实续航的认知就如同“薛定谔的猫”，“量子态”的现实续航让用户齐全捉摸不透自己的真正自由活动领域能有多大。

更别说在冬天低气温下，“缩水”的续航不仅会让用户活动领域减幼，还会连带产生充电列队等诸多更多的麻烦。

以限牌城市北京为例，全北京纯电动汽车保有量在40多万量左右，而目前全北京充电桩（快充、慢充）统计数量仅为20万个，即便抛去一部门“换电”的出租车，仍有大量运营车辆每天都必要充电，这就会直接导致充电桩不够用。

当然，无论从驾驶履历和使用成本角度，还是从国度能源战术角度，纯电动车是大趋向这未可厚非。但是不美满的测试尺度、厂商的技术差距、充电设施的数量不及，都在真真切切地“冰冻”着电动车主的内心。

若是你身处南方城市，那么祝贺你，你只必要思考低温机能之表的“麻烦”就行了；而若是你身处北方城市且在限牌城市，那么很不幸，在采办电动车之前，请认当真真的做点作业，不然你就有可能是充电桩旁边那个最靓的“军大衣哥”。

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