电车在低温环境下续航降低,主要是由电池特性变化、车内设备能耗增加以及空气阻力和滚动阻力变大等原因导致的,以下是具体介绍:
- 电池本身的特性
- 化学反应速率减缓:电车的动力来源于电池内的化学反应,低温会使电池内部的化学反应速率降低。正负极材料的活性减弱,锂离子在正负极之间的嵌入和脱出变得困难,导致电池能够释放的电量减少,从而使续航里程降低。
- 电解液性能变差:低温会使电解液的黏度增加,离子传导速度变慢,这就好比在狭窄拥挤的道路上车辆行驶速度变慢一样,锂离子在电解液中移动时会遇到更大的阻力,电池的内阻增大。根据欧姆定律UIR,在电流一定的情况下,内阻增大,电池内部的电压降增大,电池能够输出的有效电压降低,电池能够释放的总能量减少,续航里程也随之缩短。
- 电池组一致性问题:电池组是由多个电池单体串联或并联组成的,低温环境下,不同电池单体的性能变化可能不一致。有的电池单体受低温影响较大,有的相对较小,这就导致电池组的整体性能受到限制,不能充分发挥出其在常温下的容量,进而影响续航。
- 车辆辅助系统能耗增加
- 制热系统耗能:在低温环境下,为了给车内乘客营造舒适的温度环境,需要开启制热功能。目前大多数电车采用的制热方式如PTC(正温度系数热敏电阻)制热,其工作原理是通过电流通过电阻丝产生热量,这一过程需要消耗大量的电能,从而使车辆的整体耗电量增加,续航里程缩短。
- 电池热管理系统耗能:为了保证电池在低温下的性能和寿命,电车通常配备有电池热管理系统。该系统在低温时需要对电池进行加热,使其保持在合适的工作温度范围内,这无疑也会消耗一定的电能,使得用于驱动车辆行驶的电能减少,续航降低。
- 车辆行驶阻力增大
- 空气阻力变化:低温环境下,空气的密度会增大,根据空气阻力公式F(其中F为空气阻力,为空气阻力系数,为空气密度,为车辆迎风面积,v为车辆行驶速度),在车辆行驶速度等其他条件不变的情况下,空气密度增大,空气阻力F也会增大。车辆需要消耗更多的能量来克服空气阻力,从而导致续航里程下降。
- 轮胎滚动阻力增大:低温会使轮胎的橡胶变硬,弹性降低,轮胎与地面的接触面积和摩擦力发生变化,滚动阻力增大。车辆行驶时需要更多的能量来克服滚动阻力,这也会使电能消耗加快,续航减少。