电车在温度低时能耗高,主要有以下几方面原因:
- 电池性能变化
- 低温会使电池内部的化学反应速率减缓,电解液的黏稠度增加,离子传导速度变慢,这就导致电池的内阻增大。根据欧姆定律,内阻增大意味着在相同电流下,电池内部的电压降增大,从而使得电池能够对外输出的有效电压降低,电池能够释放的总能量减少。为了维持车辆的正常运行,电车就需要消耗更多的电量,进而导致能耗升高。
- 低温还会使电池的充放电效率降低。在充电时,可能需要更长的时间才能将电池充满,而且充电量可能也会比常温时少;在放电时,电池能够释放的电量也会减少,这使得车辆在行驶相同里程时需要消耗更多的电能。
- 加热系统的能耗
- 为了保护电池和保证车内的舒适性,电车在低温环境下需要开启加热系统。一方面,需要对电池组进行加热,以维持电池的正常工作温度,确保其性能稳定。另一方面,车内的暖风系统也需要消耗大量电能来提升车内温度。这些额外的加热需求都会增加电车的整体能耗。
- 空气阻力和滚动阻力增加
- 低温时,空气的密度会增大,根据空气阻力公式(其中是空气阻力,是空气阻力系数,是空气密度,是车辆迎风面积,是车速),空气密度增大,空气阻力也会相应增大。车辆为了克服更大的空气阻力,就需要消耗更多的能量。
- 低温还会使轮胎的橡胶变硬,轮胎与地面的接触面积变小,滚动摩擦力增大。根据滚动摩擦力公式(其中是滚动摩擦力,是滚动摩擦系数,是正压力),滚动摩擦系数增大,滚动摩擦力也会增大。车辆克服滚动摩擦力所消耗的能量也会增加,从而导致能耗上升。
- 电机效率变化
- 低温环境会对电机的性能产生一定影响。电机的绕组电阻会随着温度的降低而减小,根据(其中是功率,是电流,是电阻),电阻减小会导致电机在运行时的铜损(绕组电阻产生的热量损耗)降低。但是,低温也会使电机的铁损(铁芯中的涡流损耗和磁滞损耗)增加,因为低温会影响铁芯材料的磁性性能,使得磁滞现象更加明显,涡流损耗也会有所增大。综合来看,电机在低温下的总损耗可能会发生变化,导致电机的效率降低,进而使得电车的能耗升高。