作者/於雷
不可否認的是，雖然各類電池技術路線已是五花八門，但在相當長的時期內，鋰電池仍將是絕對主流的EV驅動方式。在此前提下，鋰電池仍存在不斷提升的空間，包括面對低溫環境的解決方案。
受到材料效能制約，動力電池在低溫環境放電容量嚴重衰退，充電也會變得非常困難。加熱本是解決低溫難題的有效途徑，但電驅系統不像內燃機，後者熱效率只有40%左右，有大量「餘熱」可以利用；而前者的電能利用率可達90%，所產生的餘熱不足以給空調或電池加熱。
同時，加熱也是續航的另一大勁敵。美國汽車協會（AAA）曾在寶馬i3、特斯拉Model S等車型的低溫測試中，發現在-6.67℃的環境下，啟用暖風系統時的平均行駛里程減少41%，不開暖風的衰減也有12%。
鈉離子電池、氫燃料電池等其它路線雖然受此影響較小，但目前還遠不能撼動鋰電池的地位。而被業界普遍認為是下一代技術的固態電池，受溫度影響更加嚴重，現有固態電解質在60℃以上才能具備較好的電導率，所以研發更高效的電池加熱系統，成為了現在及未來的必然需求。
目前，低溫條件下的解決方案包括電池脈衝自加熱、PTC加熱、燃油加熱等多種方式，技術層面也互有優劣。
「PTC加熱器」成本低、效果好，
但高能耗制約冬季續航
正溫度係數 (PTC) 加熱器是最直觀的電池加熱方式：將獨立的PTC加熱器接入BMS電池管理系統冷卻水路，相當於一個「電暖氣」，利用其產生的熱量帶動冷卻液升溫，再透過冷卻水路給電池包加熱。另外也有一種膜結構加熱器，可以緊貼在電池模組表面進行加熱。
正溫度係數材料具備一種自調節溫度的能力：隨著環境或加熱器溫度降低，其電阻會隨之減小，低溫時可以用更大的功率制熱；溫度升高後電阻增大，電流變小，減緩產熱。
這使得PTC加熱器消除了過熱的可能性，同時還有表面加熱均勻，無需使用診斷、恆溫器或控制單元等特點，也因此減少了故障和保養問題。
這種加熱方案非常可靠經濟，不僅結構簡單，系統層面幾乎也只相當於給BMS增加一部分迴圈管路。但是，PTC加熱器的自產熱放式，意味著其熱量全部來自電能轉化，遇低溫即可迅速發熱的優勢，也會帶來電能消耗過高的負面影響，嚴重縮短了續駛里程。
即便如此，PTC加熱器作為比燃油車空調「多出來」的裝置，仍然給電動汽車帶來了不小的額外成本，這也促使它經濟性的重要程度大增，最終壓到上述缺點，成為當前應用範圍最廣的方案。小鵬、吉利、北汽新能源、通用等品牌的純電動車型，基本都採用PTC加熱，連售價不低的賓士EQC也是一樣。
但電能對於電動汽車來說至關重要，「技術派」們總是不太考慮成本，而是想要尋找一項更節能高效的加熱方案。如何能像燃油車暖風一樣，將其它地方的熱量「搬運」進電池，就變成節能的有效途徑，這也就是目前熱門的熱泵技術。
「熱泵」1份電可搬4份熱，
但低溫環境下，難以正常工作
熱泵原是被中高階家用空調廣泛應用的技術，熱泵不產生熱量，而是充當「熱量的搬運工」。正常環境下，它僅消耗少量的逆迴圈淨功，即可迫使3-4倍的熱能從低溫物體流向高溫物體。
熱泵的加熱工作過程大致為：吸取帶有熱量的介質進入熱泵，液態製冷劑利用蒸發吸收其熱量，然後轉移至冷凝端，透過壓縮釋放的熱量，帶動車內空氣或電池冷卻水路升溫。
熱泵系統可以兼顧制熱和製冷兩種工況。透過換向閥，車內蒸發器在制熱模式下將發揮冷凝器的功用，相應的車外冷凝器在制熱模式下也將被用作蒸發器。
相比PTC加熱器，熱泵更能切中電動車的節能需求。德國零部件供應商馬勒曾在測試基於熱泵開發的整合式熱管理系統ITS時表示，低溫環境下，採用傳統電加熱方式的原車續航里程為100公里，配備該系統後可增至116公里。
馬勒熱管理事業部前期開發總監Laurent Art稱：「馬勒整合式熱管理系統可將車輛的續航里程數提升7%-20%，具體增幅因車型的具體設計而異。」
在電動車上，熱泵被賦予的更多工，不僅是給電池或車內加熱，還是平衡各個系統溫度的高效途徑。而且，即使是低溫環境下，電池可能也僅需在前期加溫，到達一定溫度後還需要散熱，這對熱管理技術提出了很高要求。
特斯拉Model Y的熱泵配備了8向控制閥，可以透過不同冷卻液迴圈迴路的切換，在外界空氣、電池、電驅系統、乘員艙多個環境內相互轉移熱量，共有12種工作模式，大幅提升了熱管理系統的工作效率，同時也更加節能。特斯拉CEO馬斯克表示：「Model Y的熱泵是我這段時間見過的最好的工程設計之一。」
比亞迪e平臺3.0採用的熱管理系統也與之類似，官方宣稱可充分利用環境、動力總成，甚至乘員艙和動力電池的餘熱，實現-30℃到60℃的寬域工作溫度，將冬季續航里程最大提升20%。
但作為熱量的搬運工，熱泵效率往往由環境決定，有專家指出：「雖然利用熱泵空調給駕駛室加熱的效率比電阻加熱好，但對外界空氣的依賴程度較高。」
熱泵的搬運效率通常在-10℃就會受到明顯影響，儘管電動車熱管理系統打通更多搬運途徑，但極寒情況下仍不足以提供充足的熱量。所以這種情況下，出現了兩種解決方式：降低電機效率增加廢熱產生，利用PTC輔助加熱。
電動機效率透過達到90%，這也導致其廢熱不足以帶動車內和電池升溫。所以，特斯拉和比亞迪都採取了一種軟體控制手段，讓其「降低效率」產生更多廢熱，具體功率還可以根據駕駛員需求實時變化，以及車內、空調、電池溫度，實時調整。
不受環境溫度影響的PTC加熱器，也是熱泵在極寒環境下的互補選擇。Model Y在熱泵中集成了一款12V低壓PTC加熱器，可以在-10℃以下的溫度區間內，輔助熱泵進行制熱。
熱泵是比PTC更被看好的加熱技術，但因為更高的成本和技術門檻，讓它沒有得到迅速普及。「如果熱管理技術不過關，使用熱泵反而會增加電池能耗。」國內某車企工程師表示，「在電動車領域，里程焦慮和冬季里程衰減是相當長一段時間的現實，熱泵對節能的貢獻是最大的。」
低溫效能正在成為鋰電池的技術瓶頸
在熱泵技術成為主流方向之前，脈衝電流加熱也是一種常被提及的方案。該方案以不連續的大電流放電，透過鋰電池內部歐姆阻抗產生的熱量，實現對電池的預熱。
北京理工大學Shujie Wu（第一作者）等人在SCI期刊Journal of Energy Storage發表的論文中提到，如果要滿足快速升溫的要求，大電流放電將導致電池的極化較大，因此會導致電池容量衰降速度的增加。
比亞迪刀片電池採用的也是脈衝加熱方案，但根據智慧財產權局公佈的專利資訊顯示，這項技術是利用脈衝式的充放電迴圈進行加熱：雙向DC-DC變換器使兩個子電池組間進行迴圈往復的相互充放電，透過所產生的交流電使電芯內阻產生熱量。
「子組電池之間的充放電必須要在電池之間引入電勢差，這種電勢差的引入也會對BMS提出新的要求。」一位電池研發工程師對此表示，「此外，還需要考慮這種內阻發熱消耗是不是會影響電池壽命。」
相比尋找節能途徑，威馬選擇採用一款無需耗電的柴油加熱系統——其1.0版本系統配備6升油箱，2.0系統則提升到了10升。此前，EX5在低溫環境下的測試中，綜合續航衰減僅有4%左右，幾乎沒有受到任何影響。
但這是因為該加熱系統並非依靠電能工作，與PTC加熱器和熱泵並沒有實際的對比意義，而其在環保方面的影響、是否違背電動化的本質，以及是否會因補充柴油帶來額外負擔，還存在不小爭議。
儘管有以熱泵為核心的更高效解決方案出現，但仍無法真正打破低溫困境，這已成為了當前階段的技術瓶頸。北京理工大學能源與環境政策研究中心張祥教授就曾表示：「受限於目前的技術，電動汽車續航里程在極端天氣下縮減嚴重的問題，短期內難以改變。」
