低温下电车更耗电主要是由电池特性变化、车内供暖系统的能耗以及车辆整体运行阻力增加等原因导致的,以下是具体介绍:
电池性能方面
- 电解液活性降低:低温会使电车电池内部的电解液黏度增加,离子运动阻力变大,导致锂离子在正负极之间的迁移速度变慢,电池的充放电效率降低。为了维持车辆的正常运行,电池需要消耗更多的电量来输出相同的功率,从而使得耗电量增加。
- 电池化学反应迟缓:电池的充放电过程是基于一系列复杂的化学反应,而化学反应速率与温度密切相关。在低温环境下,这些化学反应速率减缓,电池的可用容量会下降。一般来说,当温度降低到0℃时,电池容量可能会下降20%-30%左右,在-20℃时,容量下降可能会超过40%。为了达到相同的行驶里程,就需要消耗更多的电量。
- 电池内阻增大:低温会使电池的内阻增大,根据焦耳定律,在电流一定的情况下,内阻增大意味着电池内部产生的热量增加,电能损耗也相应增加。这部分额外的损耗会使得电池的实际输出能量减少,车辆的耗电量上升。
车辆辅助系统方面
- 供暖系统能耗大:在低温环境下,为了给车内乘客提供舒适的温度,电车需要开启供暖系统。目前大多数电车采用的是电阻式加热器或热泵系统来制热。电阻式加热器是通过电流通过电阻丝产生热量,其能耗相对较高。而热泵系统虽然在一定程度上能效比电阻式加热器高,但在低温环境下,其制热效率也会下降,需要消耗更多的电能来达到相同的制热效果。
- 其他辅助设备功耗增加:低温还可能导致车辆的其他辅助设备,如车灯、雨刮器、车窗除霜等的使用频率增加,这些设备的运行都会消耗一定的电能,从而使车辆的整体耗电量上升。
车辆运行阻力方面
- 轮胎阻力增大:低温会使轮胎橡胶变硬,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。为了克服增大的滚动阻力,车辆需要消耗更多的能量,导致耗电量增加。
- 空气阻力影响:在低温天气中,空气密度增大,根据空气阻力公式(其中为空气阻力,为空气阻力系数,为空气密度,为车辆迎风面积,为车速),空气密度增大,空气阻力也会相应增大。车辆行驶时需要克服更大的空气阻力,从而增加了电能消耗。
电子控制系统方面
低温会对车辆的电子控制系统产生一定的影响,使得电子元件的工作效率降低,为了保证电子控制系统的正常运行,车辆可能需要消耗更多的电能来维持其稳定工作。同时,电子控制系统可能会对电池的输出功率进行一定的限制,以保护电池和其他部件,这也会导致车辆在相同行驶条件下需要消耗更多的电量。