纯电动汽车续航里程研究论文

根据我们对于能够导致纯电动车冬季低温续航里程衰减的原因归类，其实大体可以分为客观原因和主观原因两种。客观原因主要就是由于温度过低导致电池活性降低，同时车内大功率电器也导致了用电量激增。另外就是国内目前所使用的NEDC标准也是导致冬夏两季续航里程差异较大的因素之一。至于主观因素，更多的是跟驾驶者本人的驾驶习惯以及充电习惯相关，毕竟纯电动车和传统燃油车还是有着本质区别，不能用对待传统燃油车的方式去对待纯电动车。

从正常情况来说，冬季低温对于用车的影响并不是仅在纯电动车当中出现，传统燃油车在低温情况下发动机温度也会直接降低，当水温还没有达到正常温度之前车辆油耗也会明显增高，只不过燃油车油耗增高的情况仅存于车辆起步初期的几公里，当水温正常后车辆的各方面表现才能恢复正常。相比之下，纯电动车在在冬季受到低温的影响会更为明显，而且这种影响会贯穿纯电动车的全部使用层面，所以消费者才会有更为明显的感受。

【冬季低温对电池性能会产生影响】

根据某机构的实验结果可以看出，冬季低温对于纯电动车动力电池的影响十分巨大，尤其是当环境温度达到-20摄氏度甚至更低时，动力电池仅能输出60%左右的电量。

尤其是当前所有纯电动车都使用的是以锂离子为主要材质的电池组，而在低温环境下锂离子电池的内阻增大，活性降低，充放电功率也明显下降（如环境温度-25摄氏度与5摄氏度相比，充电能力下降80%，放电能力则下降超过85%），而且低温充电还比较容易发生负极析锂，比较容易影响电池寿命和安全。所以电池BMS控制策略也会对低温下电池工作边界进行限制，以至于动力电池性能缩水。

或许用数据陈列的方式更容易理解，目前纯电动车的动力电池主要以三元锂材质和磷酸铁锂材质为主。我们先以三元锂材质来说，假设电池电量为50千瓦时，续航里程为500公里，当温度在25摄氏度时，车辆基本可以保持正常状态，也就是50千瓦时电量可以行驶500公里。而当环境温度下降到-20摄氏度，电池仅能输出60%左右的电量，也就是30千瓦时左右，此时的续航里程也相应会衰减到300公里左右。

至于磷酸铁锂材质，由于其更加注重耐高温性，所以对于低温环境的表现要比三元锂材质更差，-20摄氏度时的电池输出容量仅为55%左右，换算过来也就是在-20摄氏度环境下，车辆的电池容量仅能输出千瓦时，续航里程也仅为275公里左右。

以上我们所进行推算的只是基于相关机构进行测试后所产生的理论层面数据，而影响纯电动车续航里程的因素远不止这些，但仅有这一个因素的情况下，纯电动车的续航已经衰减超过40%，再加上其他因素，结果也就可想而知了。

【车内加热也需要消耗电池电量】

冬季低温环境用车还有一个耗电大户，那就是给车内以及电池加温。由于纯电动车所搭载的动力电池是车上的唯一用电来源，而且纯电动车也并不像传统燃油车在行驶过程中能够产生车辆，从而弱化空调的重要性，纯电动车空调以及为电池加热或保温也需要消耗动力电池的能量，所以我们也千万不要忽略这一部分所消耗的电量对于纯电动车续航的影响。

目前纯电动车主要是通过PTC加热器或者热泵空调来为车内提供暖风。根据相关信息，PTC加热器会相比热泵空调的能耗更高，车型不同PTC加热器的工作功率在3-4千瓦左右，使用一小时就会消耗3-4千瓦时电量。不过我们每个人的用车环境并不相同，所使用暖风的时长也会不同，所以PTC加热器的耗电量没有办法以具体数值呈现，但理论上空调的能耗占比在20%左右。而热泵空调虽然会在一定程度上降低这一部分的能量消耗，但热泵空调会增加纯电动车成本，所以这也是一个平衡性的问题。

我们再以50千瓦时续航500公里纯电动车为例，按照PTC加热器的能耗占比为20%计算，在-20摄氏度环境温度下，纯电动车的理论电量消耗就为低温电量衰减的40%+PTC加热器的20%，也就是说在不考虑其他因素的情况下，纯电动车基本上已经就消耗了60%的电量，续航里程也只剩40%左右了。

除了车舱内需要加热之外，在低温环境下动力电池也需要加热，以达到最佳工作温度。所以也就有很多纯电动车上会搭载由电池温控系统或者电池加热系统。不过我们需要知道的是，这套系统其实和空调一样需要通过动力电池获得能量来驱动工作，所以在电池加热系统为动力电池加温时，其实也在消耗着动力电池本身的电量。只不过目前没有车企公布在使用电池加温系统时，电池温度每提升1摄氏度需要消耗多少电量，但我们基本可以确定的就是这套系统在使用过程中也是对动力电池的消耗。

【国内现行NEDC标准相对理想化】

当然，对于纯电动车车主来说，或许最不能接受的是车辆官方标称的续航里程与实际续航里程相去甚远所带来的落差感。而这就要归结于国内目前所使用的NEDC续航测试标准的测试环境相对理想化，与实际行驶状态有偏差。

NEDC标准叫做“New European Driving Cycle”，翻译成中文为“新标欧洲循环测试”，是欧洲的续航测试标准，是1997年起在欧洲所推行的一种续航测试标准，国内随后引用。该标准是由4个市区循环和1个高速循环组成。不过我们通过NEDC标准测试循环分布也可以看出这套标准的测试时间短，里程少，测试方法也十分简单，所以也容易导致最终结果与实际结果有较大偏差，所以欧洲已经从2018年开始停用NEDC测试，转而采用了新的WLTP测试标准。

WLTP全名叫做“World LightVehicle Test Procedure”，翻译成中文为“世界轻型车辆测试程序”，是一套全球统一的 汽车 油耗测试规程,由日本、美国、欧盟等共同制定。这套标准的测试时间、距离都要比NEDC长了不少，而且车辆的加减速频率也更多，更能模拟实际使用环境。同时，这套标准也会考虑车辆的滚动阻力、挡位、车重等因素，所以最终结果要比NEDC可靠很多。其实根据相关规划，国内在对机动车采用国六标准后，纯电动车的续航测试标准也将改为基于WLTP标准所衍生的WLTC标准，只是不知道为何这套标准至今仍没有普及。

从测试续航里程与实际里程的偏差表现来看，美国使用的EPA标准是目前最为接近真实使用的评测标准，这套标准由美国国家环境保护局制定，由FTP75 （城市循环）和两个补充循环（SC03 高温空调全负荷运转循环和 US06 高速、更高加速度工作循环）组成。这套标准的持续时间接近1900秒，而且变速会更加频繁，包括了多次车辆完全停止再起步的测试项目，所以EPA标准会更接近实际用车环境。目前特斯拉在车内显示的就是基于EPA标准所得出的续航里程数据，以国产MODEL 3标准续航升级版为例，中国官网显示的数据为NEDC工况468公里，但实际车内显示的续航里程仅有380公里左右。

当然，除了以上我们阐述得比较客观的技术性原因以外，还有一些比较主观的因素，在不知不觉中会影响着纯电动车冬季续航的表现。以下我们主要来解释两个比较影响冬季续航表现的方面，其实也是两个用车习惯，如果您日常使用中多加注意，应该会对您缓解冬季续航衰减有一定帮助。

【充电习惯：周期性地使用慢充恢复电池活性】

对于纯电动车来说，使用习惯上与燃油车型最大的差别就是在补充能源方面。燃油车需要恢复续航能力的时候只要前往加油站，花上5-10分钟的时间就可以把油加满，然后就可以接着跑上几百公里。但是这对于纯电动车来说，目前在充电方面的技术水平并不能和燃油车加油相提并论。尽管随着电池容量的不断提升，充电速率也有所增长，可是在电池电量较低的时候，充电时间至少还是要30分钟-45分钟的时间，才可以将电量充至80%。所以，很多车主在用直流快充桩充电时，抱着一种“既然都已经等了那么久了，那就充满了在走”的心态。

可是对于动力电池来说，经常使用直流快充桩的大电流进行充电，在一定程度上会对电芯的充放电能力造成伤害。特别是在电量较高的状态下，继续用大电流充电（即便是进入充电电流相对柔和的涓流模式，但相比慢充桩的电流来说，还是相对较高的），加上冬季电池的充放电能力本身就已经受到了温度的影响，即使在充电策略上将充电电流约束在较低的水平，也比较容易对电池造成不可逆的损伤。一旦造成损伤，就会导致续航能力的衰减，而且是不可恢复的衰减。

那么怎样的充电方式，才能让电池的载电量尽可能少的打折扣呢？如果您受周边的硬件条件所限，只能在绝大多数的情况下使用直流快充桩进行补电，那就要注意一下三点：

第一，动力电池尽量在工作一段时间之后，电池活性有所恢复再进行充电；

第二，电池电量不要充得太满，只要达到涓流充电的模式就停止充电为宜 （涓流模式的到来时机会随着车型和电池温度的不同变化，一般是电池电量达到80%或90%就进入了涓流充电模式），这样您还可以节省一部分充电的时间成本，因为涓流模式下，电量的补充会比较慢；

第三，定期去4S店进行电池保养 ，一般的保养方式就是把车放在4S店1-2天，做电池均衡充电，以帮助存在部分容量失效的电芯重新恢复良好的充放电能力，如果您不想把车放在4S店，也可以用慢充来代替，但一定要将电池充至满电跳枪状态，效果才会比较好。

此外，就是如果您有进行慢充的条件，无论是在家附近有慢充桩，还是在公司附近的停车场有慢充桩，尽量还是用慢充桩进行补电，这样不论是在什么季节，都不太容易在充电过程中对动力电池造成损伤，同时也就不那么容易影响车辆的续航能力了。还有一点需要注意的，就是不要将电池电量用到过低的时候才进行补电，这种情况下会使动力电池比较容易处于过放状态（过度放电），同样也比较容易让电池受到不可逆的损伤， 最好在剩余电量还有20%-30%之间进行补电 。可能这个时候您会觉得，我能够使用的电量区间就只有50%-70%吗？！说实话，一开始我也和您一样感到惊讶，但是这样的用车习惯，可以将电池保持在一个比较良好的性能状态下，有助于车辆在比较恶劣的环境下，相对减少一些续航能力衰减的程度。

【驾驶习惯：尽量轻柔地对待你的加速踏板】

还有就是驾驶习惯会影响车辆的续航能力，其实道理就跟燃油车如果经常暴力驾驶，油耗高、经常要去加油站加油一样，纯电动车如果驾驶的方式比较激进，同样其电耗必然会比较高，电耗的数值增加，相同电量下能够行驶的距离肯定会有所减少。而且，在条件允许的情况下，尽量保留匀速行驶，且车速保持在60-80公里/小时之间，车辆会处于比较经济的能耗区间。

前文我们提到了电池温度会影响电池的充放电性能，而且冬季时需要通过温控系统为电池加热，才能让电池恢复其性能。但是想让电池的温度提升，也是需要时间的，所以冬季当车辆刚刚启动时，尽量不要急加速，因为在电池性能不佳时，大电流的放电同样是容易让电芯受损，影响动力电池容量。我们也可以将其理解为类似于“热车”的操作，只不过不需要原地等待，只要相对柔和的驾驶5公里左右，基本上就可以达到动力电池的正常性能状态了。

当然，除了让脚下变得更加轻柔一些，也是要注意交通安全和公共道路上的通行效率。因为在日常驾驶的时候，确实会有一些司机朋友由于有比较严重的里程焦虑，在城市快速路上把车速压得比较低，其实车速过低，反而会使车辆的能耗有所增加，同时还可能会造成后方行车缓慢，这样就有些得不偿失了。

再有就是利用好动能回收系统，该系统在驾驶过程中，基本上只要轮速与驱动电机转速出现差值时（车轮转速高于电机转速），就将驱动电机转换为发电机，并将产生的电能储存至动力电池中；同时，该系统还是产生一定的拖拽力，使车辆减速。只要在掌握好安全车距的情况下，在利用动能回收系统制动的同时，又能回收一部分电能，使车辆的能耗降低、提升续航能力，也能在一定程度上减少刹车盘片的消耗，岂不是一举两得的事情。

纯电动车与燃油车相比，在目前的阶段来看，还是属于两个“物种”，确实需要不同的用车方式来对待。当然，关于目前的种种数据和信息而言，纯电动车在冬季的续航能力，与官方标称的续航数值之间肯定会存在差距，而且如果不能在用户购车之前就把这种差距告知清楚，一定会让用户在使用时产生巨大的心里落差。即使采用再好的充电习惯以及驾驶方式，都会遇到续航能力衰减的问题。不过，我们可以通过种种方式，让这种衰减的程度进一步降低，从而保证我们在冬季的用车体验。