寒冷天气下的电动汽车续航：损耗背后的科学原理

每年冬天,同一个数字都会被反复提起:电动汽车(EV)在寒冷天气中会损失大约40%的续航里程。美国联邦政府公布的数据显示,续航损失为41%。 这个数字并没有错。但它也不是你的车会遇到的情况,而这两者之间的差距,正是所有有用决策的落脚点。

这个数字来自2019年一次特定方式进行的特定测试。同一机构在2026年5月用更新的车型重新做了这项实验,得出的结果是39.0%。 七年来热泵、八通阀和热管理相关的新闻稿,只把这个数字挪动了两个百分点。

两次测试中,真正有意思的结果都不是标题数字本身。而是工程师们把暖气关掉之后发生的事。

电动汽车在冬天究竟会损失多少续航里程?

三份独立的证据,而它们并不一致。我们从这里说起。

2019年的数据来自AAA的电动汽车续航测试报告,该报告将2018款宝马i3s、2018款雪佛兰Bolt、2018款日产聆风、2017款特斯拉Model S 75D和2017款大众e-Golf放在气候可控舱内的底盘测功机上,让它们一直行驶到电量耗尽。 在20°F下开启供暖、通风与空调(HVAC)系统时,综合行驶续航相较75°F基准平均下降了41%。 这正是美国能源部(DOE)所引用的数字,DOE自己也明确说明:“电动汽车的估算数据基于AAA在2019年进行的一项研究。”

2026年5月,AAA用三辆更新的电动车和三辆混动车重新做了一次测试。低温下的续航损失为39.0%。 七年的热管理工程,只把这个标题数字挪动了两个百分点。

与此同时,Recurrent读取的是超过30,000辆车、34款车型的遥测数据,而不是在密闭舱内测试5辆车,他们发现电动车在32°F时能保留最大续航的78%,在20°F时为70%。 这相当于30%的损失,而实验室数据是39%。

两个数字都是真实可信的。实验室将座舱恒定保持在72°F、鼓风机开到最大,并把电池组一路开到耗尽;这是一个刻意设定的上限值。而车队数据反映的,是真实的人们穿着外套开车上班时的情况。

到底是电池的问题,还是暖气的问题?

这是决定你该怎么做的关键问题,而搜索结果第一页上几乎没有文章回答它。

AAA在20°F下用同样的五辆车测试了关闭HVAC的情况。综合行驶续航下降了12%,等效燃油经济性(MPGe,每加仑汽油当量的等效英里数)下降了8%。 打开暖气之后,损失就从12%跳到了41%。

也就是说,在寒冷天气里损失的41个百分点中,大约有29个百分点是座舱供暖造成的。DOE自己也得出了同样的结论:“额外消耗能量中约有三分之二用于给座舱供暖。”

这背后的物理原理并不复杂。汽油发动机的效率大约只有25%,因此会产生大量废热,你的暖气其实是从这些废热中免费”捡”来的。而电动传动系统效率很高,几乎没有废热可以利用,所以座舱的暖意必须专门”制造”出来。在电阻式系统中,这意味着让电流通过一个高电阻元件,AAA测得其功率通常在2到4千瓦之间,具体因车而异。 而座椅加热器的功耗只有几十瓦。两者的比例差距悬殊。

电池本身反而是相对次要的”元凶”。低温会减缓电池内部的扩散、导电和反应速率,测试车辆在20°F下都降低了最大放电容量以避免损坏。 这就是那12%的来源。它是真实存在且不可避免的,但它并不是让你冬季续航大幅缩水的主因。

热泵能解决这个问题吗?

能解决一部分,但未必是你以为的那个方面。

热泵是”搬运”热量而不是”制造”热量,因此每消耗一份电能,它能提供3到4份热量。 Recurrent的车队数据显示,在接近30°F时,配备热泵的车辆冬季续航能多保留8%到10%。 这是一个真实、可测量的优势,也是关于冬季电动车最常被重复提及的建议。

但请看AAA自己的测试结果。它测试的五辆车中,宝马i3s和日产聆风配备了热泵,并搭载辅助电阻式加热器应对极端低温;而Bolt、Model S和e-Golf则只有电阻式加热。 AAA原本的假设是,配备热泵的车辆损失会明显更少。结果并非如此。i3s在整组测试中损失最大,达到50%,而聆风损失最小,为31%,三辆纯电阻加热的车则分别为47%、38%和36%,夹在两者之间。 两辆配备热泵的车,恰好分居整个测试结果的两端。

AAA的结论值得原文引用。需要说明的是,这里的”机制”指的是所配备的加热器类型,而不是是否使用了加热器;同一份报告紧接前一句已经确认,使用HVAC本身就会在每辆车上造成较大的续航损失。“我们注意到,座舱加热机制在能耗、续航里程和等效燃油经济性方面并没有造成显著差异。热泵在极端寒冷环境下的效果十分有限。在20°F时,车辆很可能启用了辅助电阻式加热来维持座舱温度。”

五辆车的样本量很小,且它们在车身尺寸、重量和基准续航上各不相同,因此这并不是一次对加热架构的严格对照实验。但这一机制可以合理解释这两种看似矛盾的结果。热泵是从外部空气中提取热量。外部空气越冷,可提取的热量就越少,直到系统”放弃”,把工作交给它本应取代的电阻元件。Recurrent也描述了同样的现象,指出在极低温度下,热泵”相较于PTC加热器会变得低效”,PTC即正温度系数电阻式加热元件。

热泵是一种适合”温和寒冷”的设备。在30°F左右它能发挥作用,而到了0°F左右,它就悄悄失去了意义。

40°F这个”没人测试的冬天”会发生什么?

AAA和Recurrent都没有公布35°F到45°F这个区间的数据。AAA的测试舱测试的是20°F、75°F和95°F。 Recurrent报告的则是32°F和20°F。 而这个数据空白,恰恰是美国大多数人口实际度过冬天的温度区间,也是太平洋西北地区这类海洋性气候地区几乎整个冬天所处的温度区间。

根据现有数据可以得出的是:在这个区间,电池带来的损失基本可以忽略,因为即使在20°F下,关闭暖气时的损失也仅为12%, 而热泵此时正处于接近最佳的工作状态。这个区间内损失的主要来源,是座舱供暖在一个尚未被严寒”击败”的系统上运行。这意味着,身处温和冬季的车主,从清单上最便宜的解决方案中能获益最多,而从换车这件事上获益最少。

不过确实存在一个真实世界的数据点,虽然它只是单一车主的对比,而非车队数据。Recurrent引用了EV Charger Reviews的Michael Kim所做的一项测试:他在约30°F下对比了一辆电阻加热的特斯拉Model 3和一辆热泵版Model Y,结果发现Model 3的能耗增加了26%,而Model Y只增加了8%。 关键区别在于,2021年改款之前生产的Model 3使用的是电阻式加热器,而Model Y自上市起就配备了热泵。 同一家厂商、同一时代的产品,供暖带来的能耗损失却相差三倍。

燃油车和混动车在冬天也会损失续航吗?

会的,而且这个对比结果对汽油车来说并不像互联网上说的那样”占优”。

传统汽油车在20°F下的燃油经济性,在城市工况中比77°F时低大约15%,而在3到4英里的短途行程中,降幅最高可达24%。 AAA在2026年的测试中发现,混动车在20°F下的燃油经济性损失为22.8%。

这个结果甚至让测试人员自己都感到意外。AAA汽车工程与研究总监Greg Brannon表示:“电动车在温和气温下效率很高,但在寒冷天气中续航会明显下降。这一点我们从此前的研究中早有预期,但混动车在低温下燃油经济性下降23%,还是出乎我们的意料。”

电动车的损失依然更大。客观的说法是:冬天对每一种动力系统都是一种”税”,电动车付出的代价在三者中最高,但这个差距,远没有”电动车一到冬天就完蛋”这类说法渲染得那么夸张。

提前预热真的能省续航吗?

只有在插着充电线的情况下才有效。这是一个被广泛误传的错误建议。

在连接充电桩时提前预热座舱,是把加热负荷转移到了电网上,DOE的说法很明确:“如果你驾驶的是插电式混动车或电动车,在插着充电线时预热座舱可以延长车辆的续航里程。” AAA在2026年的建议中也说了同样的话,明确指出应该”在插着充电线的情况下为电动车预热”。

而如果没有插电就预热,消耗的正是你原本想要保护的电池组里的电量。这样做能带来舒适度,也能让电池在快充时表现更好,这两点都值得拥有。但它换不来续航里程。

哪些方法真正有效:排序一览

DOE针对电动车给出的建议很简短,包括用座椅加热器代替座舱暖气以节省能量、延长续航,定期检查胎压,以及把车停在温度更高的地方。 AAA补充的建议是保持胎压充足,并在极端气温下温和驾驶。

请注意,这份清单里没有一项需要你去买什么东西。真正能带来最大改善的两个方法,一个是你仪表盘上本就有的按钮,另一个是你本来就有的充电线。

冬季轮胎倒是唯一值得专门购买的东西,但这属于安全层面的决策,而非续航层面的决策。人们通常认为冬季轮胎会带来效率损失,但事实证明这一点比各种指南所说的更难以确定,冬季轮胎的问题一文单独进行了拆解。

寒冷天气到底会让你多花多少钱?

AAA在2026年3月给出了明确的定价。在20°F下,如果电动车用家庭电价充电,每1000英里的运营成本增加了32.11美元;如果用公共充电网络充电,则增加了76.93美元。混动车每1000英里增加了28.44美元。

公共充电的这个数字,才是真正应该改变人们行为的地方。冬天大致把”没有家用充电插座”的代价翻了一倍。在同一次低温测试中,用家庭电价充电的电动车,每1000英里的成本仍比混动车低36.19美元;而用公共充电网络充电的同一辆电动车,每1000英里的成本却比混动车高出86.26美元。

冬天决定不了电动车用起来是不是划算。真正决定这一点的是你在哪里充电,而冬天只是把这个答案朝两个方向都放大了而已。

电池化学成分会改变这个结论吗?

这是对上述所有内容最有力的一个质疑,值得给出一个坦诚的回答,而不是简单地否定它。

那个”仅电池导致12%损失”的数据,是2019年在五辆分别产于2017年和2018年的车上测得的,这些车全部采用镍基正极化学体系。 而如今,磷酸铁锂(LFP)电池已经成为许多入门级车型的标配,业内普遍认为LFP在低温下的表现较弱。

以下是这方面证据的真实现状:本文所依据的两组数据集,都没有按正极化学体系进行区分。AAA测试的是五辆特定车型,给出的是逐车数据,而不是按化学体系分类的数据。Recurrent给出的是34款车型的车队平均值。 目前还没有人像AAA对比”暖气 vs 电池”那样,对LFP和镍基电池做过同样严谨的对比,而网上流传的相关数字彼此之间差异很大,足以颠倒排名结论。正因如此,本文没有引用那些数字。

所以,请带着一个明确的限定条件来看待本文的核心结论:“三分之二损失来自座舱供暖”这一分解结果,是在镍基电池车辆上测得的,如果你开的是LFP车型,这个结论对你来说可能没那么成立。目前也没有人发布过能说明”没那么成立”具体差多少的数字。

这会改变建议的优先顺序。对LFP车主而言,首要建议不再是座椅加热器,而是在市电供电状态下为电池组预热,因为在出发前给电池升温,是清单上唯一能触及”座椅加热器无法解决的那部分损失”的方法。建议本身并没有失效,只是优先顺序变了。

钠离子电池能解决冬季续航问题吗?

有可能,但要等到以后,而且目前在美国还买不到搭载这种电池的车。

钠离子化学体系天生更适应低温,因为钠离子与电解质之间较弱的结合力,使它们在电解质变稠时仍能保持较高的迁移能力。宁德时代(CATL)表示,其钠新(Naxtra)钠离子电池”在-30°C下的放电功率接近同等磷酸铁锂电池的三倍,在-40°C下容量保持率仍超过90%,并能在低至-50°C的温度下保持稳定的功率输出。” 这些是厂商自己公布的数据,并未经过独立验证。宁德时代与长安已联合发布了宁德时代所称的”全球首款量产装车的钠离子电池乘用车”,宁德时代表示该车型预计将于2026年年中上市。 但这款车目前并未在美国销售。

不妨把这看作一个信号:这个问题在未来十年内有望逐步缓解,而不是一个值得为此推迟购车决定的理由。想了解最新进展,建议直接查阅宁德时代自己的官方页面,而不是轻信包括本文在内的任何文章中的数字。

冬季续航应对清单

在寒冷天气来临之前:

1. 每次都在插电状态下预热,如果车辆支持,可以设定预约时间。这是唯一真正”免费”的方法。
2. 优先使用座椅和方向盘加热,其次才是座舱暖气。额外消耗的能量中,大约三分之二用于座舱供暖。
3. 根据车队数据,把冬季预期设定为:20°F时比标称续航低大约30%,冰点温度时低大约22%,severe寒潮下情况会更差。
4. 气温下降时检查胎压。
5. 如果条件允许,尽量停在室内。
6. 如果你依赖公共充电,请为此预留预算。这才是冬天真正”咬人”的地方。

关于车辆静止时到底在做什么这一更深层的机制,可参阅特斯拉低功耗模式的科学原理,以及续航估算系统如何围绕物理原理重构自身。至于寒冷季节还会给新车主上的其他一课,新电动车主常犯的错误一文列出了那些真正让人多花钱的错误。

下一个真正可信的数字,要等到AAA第三次进行这项测试时才会出现。从2019年到2026年这两个百分点的变化来看,真正值得关注的,不是标题百分比会不会继续下降,而是是否终于有人愿意去测量那个大多数司机实际经历的、40°F的冬天。

资料来源 (8)

• fueleconomy.gov DOE fueleconomy.gov: Fuel Economy in Cold Weather
• newsroom.aaa.com AAA Electric Vehicle Range Testing Report, February 2019
• newsroom.aaa.com AAA Fact Sheet: EV vs Hybrid Temperature Efficiency Testing, May 2026
• newsroom.aaa.com AAA Newsroom: Temperature Impacts on EV and Hybrid Performance
• recurrentauto.com Recurrent: Winter EV Range Loss Study
• recurrentauto.com Recurrent: Heat Pumps in Electric Vehicles
• insideevs.com All Tesla Vehicles Now Have Efficiency-Boosting Heat Pump
• catl.com CATL and Changan Launch First Mass-Production Sodium-Ion Passenger Vehicle