寒冷冬季天气对电动汽车的影响及解决方案

文摘   2024-12-01 10:48   湖南  
当冬季来临时,从燃油汽车转用电动汽车需要格外留意一些事项。以下是需要注意的方面。
如果你正从燃油汽车转用电动汽车,冬季可能会带来一些意想不到的情况。续航里程、充电以及电池健康状况都会受到寒冷天气的影响,所以在冬季驾驶你的新电动汽车时,你需要对日常驾驶习惯做出一些调整,并且要做一些额外的规划 —— 尤其是当你要进行一次需要沿途充电的长途旅行时。
在冬季,让电池组尽可能接近其最佳温度是充分发挥电动汽车性能的关键,而且根据不同车型,你可以采用几种方法来实现这一点。大多数现代电动汽车都能调节其电池组的温度,你需要了解这种热管理是如何运作的以及如何最佳地利用它。
话虽如此,寒冷温度对你的电动汽车的影响可能并不像你听说的那样灾难性。继续往下读,了解更多关于如何应对这种情况的内容。
续航里程下降
Lucid Air 续航里程测试
在寒冷温度下,续航里程会大幅缩水,而且不要以为非得接近冰点温度,在某些极端情况下,你的电动汽车续航里程才会下降 30% 或更多。这是由电池电芯电阻增加导致的。这进而会影响整个电池组的效率和性能。
电动汽车锂离子电池组的最佳工作温度范围大致在 68°F 到 113°F(20°C 到 45°C)之间。所以如果外界温度降到大约 68°F 以下,你的车辆就会消耗一些电量来升高电池组温度并使其保持在该温度。要记住,即使你的电动汽车处于关闭状态,这种情况也会发生,所以如果你在一个非常寒冷的夜晚把车停在户外且不充电,与停在温度较为温和的环境相比,你会发现续航里程的损失要严重得多。
根据电池健康初创公司 Recurrent Auto 最近提供的数据,该公司对由美国 18 种最受欢迎的电动车型组成的 10000 多辆车进行了测试,结果显示电动汽车在冰点温度下能保留 70.3% 的续航里程。
在这方面,一些车辆的表现比平均水平要好得多。例如,奥迪 e-tron 在冬季仅损失 16% 的续航里程,使其成为该项研究中表现最佳的车型。该项研究中表现最差的车型是大众 ID.4,在这种条件下它的续航里程竟然损失了 46%。
电池性能降低
沃尔沃 EX90 平台
大多数电动汽车所使用的锂离子电池在寒冷天气下运行效率不高,尤其是当温度降到冰点以下时。这会影响电池阳极捕捉锂离子的能力,锂离子往往会在阳极表面形成一层覆盖物,这个过程被称为 “涂层”。大部分这种覆盖物会在电池使用过程中消失,但不会完全消失,随着时间推移,它会累积并影响电池性能。
你会观察到电池容量下降,而且当外界温度升高、阳极周围的锂涂层减少时,你也会注意到电池容量会回升。
电动汽车的电池监测系统及其热管理系统(通常以热泵为核心)在冰点条件下会加班工作,不仅要为你提供尽可能长的续航里程,还要防止电池受损。幸运的是,现代电动汽车已经发展到一个阶段,电池受损对你来说应该不再是个问题,因为它们经过了测试并且设计上能够承受极端温度。
充电速度变慢
Cupra Born 在 - 30°C 下进行最终冬季测试
由于电动汽车的充电速度高度依赖于电池组温度,所以在冬季,电子补充的速度可能会变得很慢。要在冬季达到电动汽车夏季的充电速度是很困难的,这需要额外的规划。
在许多电动汽车中,有一个单独的选项可以让你告知车辆对电池进行预处理,为充电做准备,而在其他一些车辆中,如果你选择了一个快速充电器作为目的地,车辆会自动进行这项操作。一旦你在导航系统中选定了一个充电器,你的电动汽车就会知道你有充电的意图,它就会开始升高电池温度为充电做准备。一定要查看你的用户手册,看看你的车是否具备这项功能,甚至可以观看一些 YouTube 视频来了解这个过程是如何运作的。
如果你省略了这一步,直接把冷电池的车辆插到直流快速充电器上,你得到的充电速度将只是广告宣传速度的一小部分。这或许可以部分解释爱达荷国家实验室的报告,即电动汽车在寒冷天气下充电可能需要长达三倍的时间。该研究还发现,这在很大程度上取决于你居住的地方;美国北部(或者一般来说冬季更寒冷的地区)的电动汽车车主更有可能遇到这种较长的充电时间。
再生制动受限
保时捷 Macan(2024):前电动马达显然位于车轴后方
判断你的电动汽车电池是否处于最佳温度的最简单方法之一就是看它能提供的再生制动水平。一些电动汽车在再生制动时能将超过 100 千瓦的能量回充到电池中( Rimac Nevera 可达 300 千瓦,保时捷 Taycan 可达 290 千瓦),但如果电池很冷,无法承受从马达流入的电能,车辆就会简单地降低回收速率,直到电池足够暖和能接受电能为止。
可用的再生制动水平会随着你驾驶而提高,或者你可以远程对车辆进行预处理,这样当你出发时它就已经达到合适的温度了。在冬季,整晚让你的电动汽车插着电并设置好第二天的出发时间,将确保你所体验到的再生制动水平不会有太大变化。
车内供暖消耗更多续航里程
梅赛德斯 - 奔驰 MBUX 超大屏幕气候显示
如果你从燃油汽车转用电动汽车,你可能会觉得奇怪,因为你在正常驾驶时并没有产生像燃油车那样多的热量。在燃油汽车中,发动机产生大量的热量 —— 足以给车厢供暖 —— 而且你在驾驶燃油车时并不会像驾驶电动汽车那样去考虑它对效率或续航里程的影响。
配备热泵的电动汽车会收集电动马达和其他部件产生的一些废热,其中一部分会用来给车厢供暖。但这通常是不够的,它们还得使用电阻加热器在寒冷的冬日让车厢暖和起来。
这就是为什么在电动汽车中打开加热器,即使是配备热泵的电动汽车,也会立即导致预计续航里程下降。极星(Polestar)表示,外界温度会使它的电动汽车续航里程降低 10% 到 12%,但如果同时使用空调系统,这个比例可能会上升到 41%。
解决这个问题并在电动汽车中保暖的一种方法是,如果车辆配备了加热座椅和方向盘,就只依靠它们来取暖。关闭通风设备将允许热泵把所有热量用于电池组,使其更接近最佳温度,从而为你提供最佳续航里程。
宝马正在为其 iX 旗舰电动 SUV 配备辐射加热套餐,该套餐在扶手、车门面板,甚至仪表盘下部增加了红外线加热器。这与座椅和方向盘加热相互补充,并鼓励你在冬季驾驶时不使用通风系统,只依靠辐射加热来取暖。
冰雪堆积可能堵塞隐藏式车门把手和充电口门
2023 年梅赛德斯 - 奔驰 EQE500 车外门把手
许多电动汽车都有隐藏式(有时是电动的)车门把手,车辆解锁时它们会弹出。这些把手的优点是能略微改善车辆的空气动力学性能,同时也让车辆看起来很酷很现代,但冰雪可能会堆积在它们上面,导致难以进入车辆。
如果制造商没有提供一种特定的去除冰雪且不会对车身造成损坏的方法,你可能就得发挥创意并保持耐心了。充电口门的情况也可能如此,很多充电口门的设计似乎都不太能妥善处理冰雪堆积的问题。
冬季轮胎也会影响你的续航里程
大众 ID.4 冬季驾驶
寒冷天气下驾驶电动汽车时,另一个会消耗续航里程的因素是从夏季轮胎更换为冬季轮胎。由于它们的橡胶成分和胎纹图案不同,会产生更多的滚动阻力,这将会导致续航里程下降。
在冬季,你应该定期检查轮胎气压,因为它会根据外界条件而变化,而且轮胎气压不足会进一步降低效率。
米其林表示,滚动阻力可使电动汽车的续航里程降低多达 20%。它还指出,滚动阻力增加 30% 会使电力消耗增加 3% 到 5%。
一些轮胎制造商如米其林、韩泰或诺记已经推出了专门用于电动汽车的冬季轮胎,其目的是在抓地力和滚动阻力之间达成更好的平衡,从而帮助电动汽车在冬季行驶得更远且不影响安全。

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