在全球绿色交通加速推进的大背景下，电动汽车，特别是电动巴士，因其低排放与高能效的特点，被视为替代传统燃油交通工具的关键路径。然而，康奈尔大学近期发布的一项研究引发了对电动车冬季运营表现的新一轮讨论。研究显示，电动巴士在寒冷气候条件下能耗显著上升，部分场景下增幅高达48%。这不仅揭示了电动车当前在低温环境下的性能瓶颈，也对电动公共交通系统的可持续运营提出了新的挑战。
一、研究背景：真实路况揭示严峻现实
2021年，由美国联邦政府资助、汤普金斯联合区域交通公司（TCAT）主导的一项为期两年的电动巴士试点项目在纽约州伊萨卡市启动。该项目投入七辆电动巴士，运行于41条公交线路，涵盖城市核心区、山地道路及偏远郊区。项目重点评估电动巴士在极端气候和地形条件下的能耗与运营表现。
研究团队结合大量实测数据，开发了一个名为“最佳温度区间（OTZ）”的能耗模型。结果发现，在16°C至30°C的理想温度区间内，电动巴士的能源效率表现最优。但当外界温度降至 -4°C至0°C时，能耗比模型预估值增加了48%。在温度范围扩展至 -12°C至10°C时，能耗平均增幅仍达28.6%。
该研究表明，寒冷天气对电动车能耗的影响远高于现有行业预测，对高纬度或山区城市的公共交通系统提出了重大运营挑战。
图：电动巴士的能源困境：寒冬能耗飙升48.0%
二、能耗飙升的多重诱因解析
寒冷天气下电动巴士能耗剧增，源于多个系统性因素的叠加作用：
1. 电池预热机制增加负担
电动汽车电池最佳工作温度为约24°C。在冬季环境中，电池必须通过加热系统预热至可运行状态，这一过程本身就消耗大量电能，显著降低整车续航能力。
2. 车厢加热系统能耗高
冬季运营中，乘客对舒适温度的需求使得车内加热系统需持续运行。而在城市短途线路上，由于频繁开关车门，冷空气不断进入车厢，加热系统被迫不断“重启”，成为能耗上升的又一主因。
3. 动能回收系统效率下降
寒冷环境导致电池内部温度分布不均，尤其是在电动巴士这种电池容量高、体积大的平台上更为明显。温差干扰电池化学反应速率，使动能回收系统在刹车或下坡过程中难以高效转化电能。
4. 整车热管理系统挑战更大
与私家电动车相比，电动巴士需应对更多乘客载重和更复杂工况，导致热管理系统设计更复杂。在冬季，现有热泵系统或PTC加热方式往往效率有限，增加整车能耗。
三、电动公交系统面临的系统性影响
1. 运营成本上升
电动巴士能耗上升直接导致电费支出上涨。据美国交通研究中心的一项测算，寒冬季节电动巴士平均每公里能耗比夏季高出30%～50%。以某城市公交公司为例，冬季运营电费支出环比增长约35%，并需额外增加轮班充电时间，间接拉高调度与人力成本。
2. 续航里程焦虑重现
尽管现代电动巴士在理想工况下续航里程可达250～300公里，但在寒冷天气中，该数值可能下降至180公里甚至更低。极端天气下的“续航焦虑”已开始影响用户信任与运营调度。例如，2024年冬季，明尼苏达州一条郊区公交线路因电动巴士续航不足，被迫紧急调配柴油车辆接驳，事件引发广泛舆论关注。
3. 基础设施承压
冬季电动车充电效率下降，也使得充电基础设施面临容量与调度双重压力。为保障电动巴士正常运营，城市交通管理部门需提前部署更多高功率充电桩及智能调度系统。例如，加拿大多伦多市政府在2024年冬季新增部署50个直流快充桩，并计划在未来三年内建成10个带加热功能的车辆停放与充电复合车库，整体投资达约3000万美元。
四、应对策略与前瞻性解决路径
1. 短期运营优化措施
* 夜间停放优化：将电动巴士停放于加热车库或有保温功能的区域，降低早高峰启动预热成本；
* 动态调度策略：在低温天气中优先安排短线或低频线路使用电动巴士，减轻长距离运营带来的能耗风险；
* 车门管理改造：通过加装二次密封门或减少上客频次，在确保安全前提下尽量减少热量流失。
2. 中长期基础设施与技术革新
* 电池技术迭代：加快固态电池、高镍三元或钠离子等低温性能更优的储能技术研发；
* 热泵系统升级：研发适用于寒带环境的双源热泵系统，提高车内热管理效率；
* 智能预热平台建设：利用云平台与大数据技术，实现对电池、车厢与供暖系统的联动预热调度，提高整车系统集成效率。
3. 政策与产业协同
政府可通过财政补贴、碳积分机制等方式支持电动公交系统的季节适应改造。例如，美国交通部提出“清洁公交计划（Clean Bus Plan）”草案，拟为2025～2027年冬季适配技术升级项目提供总计8亿美元补贴。此外，主流电池与整车制造商也应加快低温适配产品的产业化节奏。
五、结语：迈向真正绿色的智慧电动出行
康奈尔大学的研究成果为行业敲响了警钟——电动化并非一劳永逸，尤其在复杂气候条件下，仍需补足“能耗短板”。但这也为电动车产业提供了明确的技术改进方向和市场机会。通过前瞻性规划、基础设施适配和关键技术突破，我们有望破解冬季能耗困局，让电动巴士真正实现绿色、高效与智能并存，为全球低碳交通未来贡献中国智慧和全球力量。
