温度对电动汽车续航里程的影响有多大?

于2020年5月25日出版电动汽车 通过夏洛蒂说


了解温度如何影响电动汽车在充满电池的情况下行驶的距离。

冬天已经过去,夏天即将来临,现在是时候反思温度对电动汽车行驶里程的影响了。通过对4200辆连接的电动汽车和520万次出行数据的深入分析,我们能够更好地理解温度与充满电池的电动汽车行驶距离之间的关系。

在这里,我们揭示了最佳运行温度,在冬季(或夏季的高峰期)你可能会失去多少里程,以及你可以做什么来延长你的电动汽车的日常里程的关键要点。

我们很高兴为我们的新产品揭幕EV范围温度工具这有助于让汽车运营商有信心知道各种电动汽车制造商和车型在给定温度下的预期行驶距离。

参见:

播客:电动汽车的神话和管理与夏洛特辩论

Geotab在电动汽车制造和型号支持方面处于领先地位

电动车续航里程的现实

在决定购买电动汽车时,里程通常是考虑的第一个规格。但电动汽车司机都知道,官方列出的行驶里程(或充电一次汽车能行驶多远)最好作为一个指导方针。

虽然一辆汽车公布的行驶里程是基于测试设备上的测功机进行的标准化测试,但电动汽车和汽油车一样,在现实环境中表现不同,取决于地形、载客量、速度、驾驶员行为或室外温度。这些因素都会影响车辆的效率,从而影响其行驶里程。

一辆汽车的“燃料”效率(电动汽车的燃料是瓦时,Wh)可以用两种方式来描述:

  • 燃油经济性是一辆汽车在给定的燃料量下能行驶多远(想想每加仑的英里数);对于电动汽车来说,这是公里/小时(或英里/小时)。
  • 燃料消耗是一辆汽车在行驶一定距离时需要多少燃料(比如每100公里需要多少升);对于电动汽车,这是Wh/km(或Wh/英里)。

虽然两者都是衡量效率的指标,但正如你所看到的,一个是另一个的倒数。燃油经济性优先考虑距离,而油耗则强调行驶给定距离所需的燃油量。将燃油经济性乘以电池大小(通常以千瓦时、kWh为单位)就能得到车辆的行驶里程。

一辆汽车的电池组能储存的能量越多,行驶里程就越长,但这取决于汽车的设计(重量、形状、尺寸等),这决定了汽车的效率。对于一辆行驶60千瓦时的轿车来说,它需要一个大得多的电池。然而,在任何给定的行程中,外部条件都可能对车辆的燃油经济性产生消极或积极的影响。这并不是电动汽车所独有的。在红绿灯之间猛踩油门或者在寒冷的日子里开车,不管你怎么给车加油,都意味着效率更低。

另请参阅:用电动汽车克服电动汽车里程焦虑

冬天的天气问题

最臭名昭著的电动汽车里程杀手是寒冷的天气。自从电动汽车首次上市以来,经常遇到的问题是它们在冬季的表现不佳。而许多加拿大和挪威的电动汽车司机恕不同意在美国,当涉及范围时,温度确实是罪魁祸首。

日温差主要是受气温影响的辅助加热和冷却。来自电池的能量不仅为车辆提供动力,也为辅助系统提供动力,最显著的是:

  1. 加热和冷却车辆客舱
  2. 加热和冷却电池

人们通常认为在低温下续航里程的减少是由于电池性能的降低。

虽然锂离子电池在极端温度下反应更慢(低温影响它们储存和释放能量的能力),但这对续航里程的影响远小于辅助负载。此外,汽车制造商设计了电池热管理系统,以保持电池在最佳温度范围内,进一步减少电池性能损失(但我们的辅助负载)。

我们开始充分了解温度对续航里程的影响,以及所有电动汽车车型受到的影响是否相同。为了找到答案,Geotab研究了来自4200辆电动汽车的520万次出行的匿名数据,这些数据代表了102种不同的车型/车型/年组合,并根据温度分析了平均车辆出行效率。

我们的分析表明:

  1. 大多数电动汽车遵循类似的温度范围曲线,无论制造或型号。
  2. 虽然冷热温度都会影响范围,但较冷的气候有更大的影响。
  3. 21.5摄氏度(70华氏度)是车辆出行效率的最佳点。

揭示温度范围曲线

Temperature-range-curve

图1:温度范围曲线

我们的数据显示,大多数电动汽车在温度下的效率曲线是相同的,而不管它们的车型、型号或年份。注意:早期的分析表明,一些模型可能会有轻微的变化,我们将在未来的文章中进一步研究这些变化。

上面的图表显示了在任何给定温度下,电动汽车将得到(平均)与额定范围的比较。在最佳温度下,电动汽车的性能优于其额定范围,在21.5摄氏度或70华氏度时达到115%的峰值。因此,大多数电动汽车车主在峰值温度条件下超过了车辆的额定续航里程。然而,当你提高或降低温度时,范围的损失是明显的。在零下15摄氏度(5华氏度)时,电动汽车只能行驶54%的额定里程,这意味着一辆额定行驶250英里(402公里)的汽车平均只能行驶135英里(217公里)。

寒冷的名声不好,但事实证明,炎热也是罪魁祸首。

有趣的是,如果你仔细观察,你会注意到距离下降得稍微快一点(斜率更陡)增加温度。然而,现实世界的影响在高温中表现得更少,因为地球的气候通常不会超过50摄氏度(122华氏度),所以我们不知道(也不希望关心)在这一点之后我们的范围会发生什么。

舒适的代价

总的来说,最有效的旅行都发生在室外平均温度为21-22摄氏度(70-71华氏度)的日子,这不是巧合。有趣的是:这恰好是我们人类喜欢保持在家里的温度。

如果你上了车,外面的温度低于20摄氏度,你更有可能打开暖气;如果温度超过22摄氏度,你可能就会打开空调。让座舱温度像舒适的房子一样,需要从电池中汲取能量,否则这些能量本可以用来移动汽车。

和人类一样,电池也喜欢舒适,在适度的温度下功能最好(尽管它们对冷更友好,能承受更大的温度范围)。电动汽车的车载热管理系统旨在根据需要吸收能量来加热或冷却电池,以确保电池在理想范围内运行。因此,汽车的工作是在冷或热的条件下加热/冷却乘员和电池。

附注:锂离子电池的最佳温度(提供最大容量或最小阻力)略高于延长其使用寿命的最佳温度,但车辆的热管理系统在设计时考虑了这两个因素。有趣的是,高温比低温更不利于电池的使用寿命;看看我们的便签电池降解后想了解更多)。

让我们用我们的互动工具看看温度可能会如何影响您最喜欢的电动汽车的续航里程。

找出你的电动汽车的里程!

要使用电动汽车里程温度工具,首先选择车型、年份和电池大小,然后滑动温度条,查看对里程的影响。

蓝色表示的数字是该车辆在选定温度下预期的平均行驶距离。红色和绿色的线表示最差和最好的范围分布(第10和90个百分点)。

工具指出:

最大射程

这来自于前10%的执行者(绿色)在最佳温度条件下的范围车辆的额定航程;在大多数情况下,这一数字约为150%。(平均最佳温度下的量程(蓝色)比额定量程高约115%)。

电池退化

电池的大小并不是一个常数,因为电池容量会随着时间的推移而减少。为了考虑到电池容量随使用年限而减少的问题,我们采用了较老型号年平均每年损失2.3%。这相应地减少了旧车辆的最大射程。如果没有降级应用,结果是当车辆是新的里程。随着降解的应用,它提供了给定平均降解速率的预期范围的估计。

注意:在现实世界中,退化率因厂商和模型而异。看看我们电池退化的工具以获得全部细节。

不包括插电式混合动力汽车(插电式混合动力车)

我们只包括全电动汽车的工具。尽管插电式混合动力汽车的电池也会受到温度的影响,但考虑到两种燃料类型(如电动和汽油)经常同时使用,插电式混合动力汽车的全电动范围是一个更复杂的概念。

最好的和最差的表演者

Real-world-range-vs-rated-range

图2:第10百分位和第90百分位的行程曲线显示了在任何给定温度下行程效率的分布情况。

我们的范围曲线是基于数据库中给定温度下所有行程的平均效率。因为这些旅行是在现实世界中进行的,所以他们会接触到各种可能影响车辆效率的外部因素,如地形、速度、司机习惯、行程长度和启动条件(例如,如果旅程开始于一个有气候控制的车库)。

这个分析并没有试图孤立每个因素对范围的相对影响-这是我们期待在未来的文章中深入研究的东西。可以合理地假设,在任何给定的温度下,最有效的行程(或最佳表现)是由影响车辆效率的外部因素组合而成的。

总的来说,表现最好的人(在第90个百分位的人)获得的范围比平均水平多32%,是最差的第10个百分位的两倍。这表明,在一次充电后,你可以预期行驶多远,这可能部分在你的控制范围内。

虽然在大多数情况下,所有车型都遵循这条温度范围曲线,但我们预计,随着电池管理系统的改进,一些车型的温度范围可能会“变平”。例如,特斯拉最近开始交付他们的跨界车,独一无二的Model Y用热泵,一种非常有效的气候控制方法。如果它的温度范围曲线更平坦,我们不会感到惊讶,并等待明年冬天的结果。

在冷热天气延长电动汽车续航里程的小贴士

如上所述,造成冷热温度范围损失的主要原因是辅助负荷。因此,最小化辅助负荷将有助于延长里程:

充分利用你的汽车带来的便利——加热或冷却人,而不是空气。一定要使用加热座椅和方向盘。加热机舱空气需要3000-5000瓦,比加热你的座位和方向盘(大约75瓦)效率低得多,后者通过传导将热量传递给你的身体。使用这些越来越常见的功能可以让你舒适,而不用求助于机舱加热器。然而,在非常寒冷的温度下,最大限度地减少舱内加热只能让你走这么远,你仍然会失去电池热管理系统的能量。

前提你的车辆。就像你在锻炼前一样,在长途旅行前热身!如果天气热,那就冷静下来。当你的汽车还在充电时就打开加热器,这样可以在启动前预热(或冷却)你的汽车,从而减少辅助负荷。利用电动汽车允许的无罪恶感的预处理。如果你有这个选择,可以把车停在温控的车库,以获得类似的效果。

在极冷或极热的天气里保持你的汽车处于通电状态。除了在出行前进行预处理的好处外,汽车制造商还建议在车辆不使用时,在非常炎热或非常寒冷的日子里充电。(注:这与主动充电不同,最好在极端条件下避免,特别是高温)。插电的汽车可以让内部系统保持电池温度控制,从长远来看延长电池的寿命。

别让寒冷把你吓坏了

你会失去射程——别担心,要知情。随着新车型电池尺寸的增加,续航里程的损失已经不再是一个问题。更大的容量意味着对大多数日常出行需求的影响很小,充电基础设施继续扩大,以满足偶尔的公路出行。了解您的日常距离需求将确保您选择正确的车辆为您或您的车队。

查看在冬天驾驶电动汽车的其他建议。

舰队的附加信息

车辆远程信息技术可以帮助车队运营商为工作选择合适的车辆。Geotab为他们的客户提供免费服务EV适宜性评估识别哪些现有车辆最适合被电动汽车取代。该分析假设了最坏情况下的温度,因此车队经理可以确信,他们的电动汽车在冬季寒冷、夏季热浪以及两者之间的任何情况下都能续航。


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