极寒环境下，零下50度，甚至更低，早上的卡车如何顺利启动？

看一些俄罗斯的卡车司机生活视频，在西伯利亚的冬季极寒冷环境下，存在很多卡车过夜的情况，

温度在零下45度，零下50度，甚至更低，这个使用环境在中国是没有的。

所用的卡车有俄罗斯的卡玛斯，更多的是各个欧洲知名大品牌卡车，也有中国的解放陕汽重汽等

那些俄罗斯卡车司机晚上睡在车上，早晨起来后，

发动机的防冻液和机油，还有柴油，都已经凝固了或者无法正常工作了，

导致发动机无法启动，

所以，他们的应对措施是，让发动机整夜都处于怠速状态，这样，防冻液、机油、柴油都处于加热状态（排气管余热或防冻液余热对柴油箱进行加热）

这样的缺点是：浪费燃油，浪费发动机工作寿命，制造更多的污染排放。

消耗的燃料可以算入运输成本，所以，还不算是最大的缺点

最大的缺点是发动机整夜的的怠速状态，产生的噪音和震动，影响司机睡觉质量，导致驾驶的精神状态并不好，对于安全驾驶有影响。

我看一些视频，美国加拿大寒区司机也是如此，过夜不熄火。

下面这个视频很有意思 ↓

一大排 欧卡大牌 晚上全部在冒烟

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当然，在中国工作的卡车，没有这样的极寒的过夜环境（最低也就是零下40度），

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如果极寒环境用车很多，而且是常年在这样的环境下，

那么，对于这种极寒环境，零下50度甚至更低

我设想了一款 极寒环境卡车过夜系统（见下图）

就是集成 泵系统、过夜机油箱、过渡柴油箱、过夜防冻液箱、柴暖器。

整个系统装在一个钢架上，就好像天然气卡车的天然气罐那样，装在驾驶室后面，当然整体的体积小于天然气罐。

‌LNG（液化天然气）重卡‌：主流气罐容积集中在 ‌1000升至1500升‌ ，气罐内胆与外壳之间的夹层空间，被抽成真空保温层。
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极寒环境卡车过夜系统（见下图）

这个系统的功能构成如下：

1、储存罐，外部为不锈钢薄板，内部为不锈钢薄板，中间为可耐高温的保温层（比如岩棉），内部容积为150L，中间焊接不锈钢薄板，将内部隔为三个舱室，包括过夜机油箱（容量35L）、过渡柴油箱（容量90L）、过夜防冻液箱（容量25L）.罐体不锈钢薄板的用料，没有必要像天然气罐那样厚，因为天然气罐是压力容器。

2、柴暖器，提供储存罐的保温供热，提供驾驶室的过夜供热

3、底座，型钢制作而成，承载储存罐和柴暖气，底座内部布置泵系统。

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工作方式如下：

1、过夜机油箱：过夜前，发动机机油从油底壳 泵送到过夜机油箱，结束过夜后，机油泵送到发动机上部机油入口，进入发动机缸头淋下，这样有利于提前润滑，同时也是一个初步的预热。

2、过夜防冻液箱：过夜前，防冻液从水箱放水口/发动机放水阀 泵送到过夜防冻液箱（把水箱里的水和发动机水道里的水抽出来），结束过夜后，通过泵，将防冻液泵送回到发动机冷却道入水口/发动机放水阀，进入水箱和发动机。。。发动机水道里的水抽出来进入储藏罐保温，这一点很重要，因为如果不抽出来会影响流动性。

3、过渡柴油箱：车辆主柴油箱为有一定保温能力的油箱，车辆行驶过程中，通过排气管余热或发动机防冻液的余热，对主柴油箱里的柴油进行加热，然后，让将加热后的柴油 泵送到过渡柴油箱，由过渡油箱向发动机供应柴油，过渡柴油箱容量90升，当过渡柴油箱内的剩余柴油低于容量40%的时候，自动启动油泵，由主油箱向过渡柴油箱泵油，直至过渡柴油箱满油。。也可以根据具体温度和使用情况，随用随补加热之后的柴油，比如过渡油箱里只保持最多40升，用到剩10升的时候，就从主油箱里泵过来30升热柴油。。。。在过夜前，无论过渡柴油箱内的剩余柴油是多少，都启动柴油泵，由主油箱向过渡柴油箱泵油，直至过渡柴油箱满油。

4、柴暖器：柴暖器的燃烧排气管贯穿储存罐，利用燃烧排气的余热，给储存罐里的液体进行过夜保温，柴暖器加热系统的冷空气入口和热空气出口接到驾驶室后部，对驾驶室内进行过夜保暖。。同时，因为柴暖器安装在驾驶室外部，所以，柴暖器工作过程中的噪音对驾驶室影响较小。。柴暖器自带一个5升的应急启动小油箱，这个油箱一般空的，不装油（应急启动小油箱的用途看文章的后面）。柴暖器的热效率通常在70%–92%之间，这种柴暖器不用追求高的效率，因为有一部分热量需要通过燃烧排气管去给储存罐加热。

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因为柴暖系统为过夜阶段工作，所以在非过夜时间，为了防止被冰雪冻结而堵塞柴暖器的各个进出口，所以需要做封堵，措施如下：

1、燃烧进气管口和排气管口，用橡胶帽拧在管口，橡胶帽通过不锈钢小链条和管口根部连接，启动柴暖系统之前，拧下橡胶帽，柴暖系统结束工作之后，拧上橡胶帽。

2、柴暖器加热系统的冷空气管道入口和热空气管道出口，用橡胶盖拧在管口，橡胶盖通过不锈钢小链条和管口根部连接，启动柴暖系统之前，拧下橡胶盖，柴暖系统结束工作之后，拧上橡胶盖。驾驶室后部连接柴暖管道的进出气口，也同样处理和工作。

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泵系统的泵内部和管道内部，不能留液体，因为长时间的低温会导致内部的液体凝固，从而影响液体的输送，所以，泵系统和相关的各管内部在大多数时间，其内部必须具有 只存在空气的功能，这个需要做专门的研发，设计匹配的泵和管道。比如加入气吹，这是相关的成熟技术。

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开启过夜系统的操作步骤：

1、关闭发动机

2、下车取下过夜系统的各橡胶帽/盖，连接驾驶进出风管道，

3、一键开启过夜状态（机油/防冻液泵启动，柴暖器启动）

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关闭过夜系统的操作步骤：

1、机油/防冻液泵启动

2、机油/防冻液泵回之后，启动发动机，

3、发动机运转进入正常工作状态之后，柴暖器关闭，驾驶室利用发动机排气余热供暖，

4、下车拧上过夜系统的各橡胶帽/盖，

步骤1/2/3可以通过程控一键完成，可以手动一键启动，也可以设定时间自动启动（司机根据自己的起床时间提前定时，发动机启动的噪音就当时是起床闹钟）。

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卡车司机的健康状况调查显示，‌
超过一半（50.8%）的卡车司机每晚睡眠时间少于7小时‌，
甚至有13.4%的司机睡眠时间不足4小时‌

卡车柴暖器24小时实际油耗普遍在45–60升之间

因为本使用环境是极寒环境，所以功率要大一些，就按80升计算，一个小时就是3.3升，

就按一夜 柴暖器工作9个小时计算，

一个夜晚的的柴暖油耗就是30升，

90升的过渡油箱，就算实际装油88升，

一夜之后，还剩58升柴油，这个柴油量足以让卡车跑上大概200公里，这期间的时间，完全足够发动机排气管把主油箱里的柴油加热到正常工作温度了，然后泵送到过渡油箱。

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这个系统还有一个用途就是：在极寒地方长时间停车后，重新启用车辆，也可以使用，

在极寒环境下，卡车停上十天半个月，那怕就算是停上一天，发动机里的机油/防冻液和柴油也全部都无法用了，如果要启动，要么各种烤，那相当消耗时间，，要么如果有那条件而且舍得花钱，就把车想办法拖进大保温停车库慢慢等待解冻，那也挺费事儿的，消耗的时间和金钱就更多了。

但是，如果卡车安装了本系统，那在卡车停车前，可以把机油/防冻液/柴油泵到储藏罐里保存起来（柴油不必要泵满箱90升，泵个50升就够了，这样加热时间要短一些），

当然，你会说，这样情况下，本系统储藏罐里的机油/防冻液/柴油，依然也都冻上了，而且柴暖也无油可用了，

怎么办？

还记得我上面说的，柴暖器自带的那个5升的应急启动小油箱吗？这个时候，往应急启动小油箱里装入柴油，就可以启动柴暖器了，

然后，柴暖器工作半1个小时到1个半小时（也就是用两升的饮料瓶带上柴油，2~3瓶的量），储藏罐里的机油/防冻液/柴油温度不就上来了吗？也许温度不会很高，但是都可以进入正常流动的工作状态了，同时，驾驶室也暖和了。长时间停车的发动机也可以进入启动环节了。

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针对这种极寒环境过夜保温，我原来的设想是：

1、驾驶室的过夜保温，使用燃油加热器，正规的卡车的燃油加热器都是装在驾驶室之外，目的是防止燃烧产生的有害气体泄露到驾驶室（很多房车玩家是直接把燃料加热器放在车内，然后把排气管拉出去，这种做法是违规的玩法，正规的卡车企业是不会这样做的）。因为车外是极寒环境，柴油会降低流动性，导致燃油加热器无法工作，事实上，也确实如此，我看俄罗斯寒区司机的视频里，有的半夜被冻醒，就是柴油供不上了，导致燃油加热器罢工。。所以，我的设想是 给燃油加热器单独配置一个燃料箱，里面装寒区汽油（专用的寒区汽油零下75度依然可以保持工作状态），这个油箱容量也不用太大，但是也不能太小，满足3晚的量吧，就做个120升容量的，加上汽油发电机的用油，这个油箱最后定为200升。。这个汽油箱就放在驾驶室后面的中间，燃油加热器在右边。

2、在车外布置一个汽油发电机，在早上起床的之前，启动这个发电机，为发动机/水箱/柴油箱 里的电加热装置，提供电力，机油/防冻液/柴油 得到加热之后，进入初步的工作状态，发动机启动。相当于每天早上起来，对冻的冷冰冰的车辆进行一次自我救援。。。这个汽油发电机就放在驾驶室后面在左边。

这样，在卡车驾驶室后面有三个物件：汽油发电机、汽油箱、燃油加热器，

然后用型钢做一个底架，把三者集成在一起，成为一个整体系统，当然，这个系统的体积比较大，

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但是，这个设想，立马就被我自己推翻了，

原因是：

1、车上配置两种燃料太麻烦，不利于后勤保障，零下75度的寒区汽油不是什么地方都有的。

2、极寒环境下，汽油发电机里的机油性能会降低，导致无法启动或者启动困难，这一点和柴油发动机里的机油是同类的问题。

3、发动机/水箱 体积很大，内部液体很多，而且是天然的金属散热体，柴油箱里的柴油量也很大，在外部零下50度甚至更低的极寒环境下慢慢加热，那就是添油战术，无法达到目的，所以，如果要在短时间内通过电加热达到目的，电加热面积要大，而且汽油发电机功率小了不行，估计起码得10KW往上的，20KW也别嫌高，这样使用成本也不低，大卡车发动机的机油/防冻液加起来，有个45-50升，一边加热，一边还在散热（发动机/水箱体积很大，天然的金属散热体），至于柴油箱，那更是容量巨大，就算仅仅是加热副油箱（就算个180升柴油吧），那消耗也不小。

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我推翻这个设想的原因，还有一个能量利用率的考虑，

我认为这个设想有一个根本的问题，就是：对三液的加热过程，能量转换环节太太多，

化学能（汽油雾爆炸）→动能（活塞曲轴运动）→转化为电能（发电机）→转化为热能（电热系统），这些环节下来，每个环节都会产生能量损耗

如果是 ：化学能（柴油燃烧）→热能（加热三液），这个环节就少了了很多

所以，我后来的想法是，不如把二者合二为一，

用一个具有保温性能的储藏罐把三液体放在一起，这样可以把发动机工作的时候 赋予三液的温度有效的保存下来，不需要另外消耗能源去加热。而且保温罐夜间散热量比较小，不是发动机那个天然的庞大金属散热体，在极寒环境下，发动机简直就是一个表现的非常优秀的散热器。

再用柴暖加热器的排气余温来加热三液进行保温（而且，这属于废弃能源回收利用，等于白嫖）

并且，这样可以简化燃料种类，还可以节约燃料，就使用柴油，

而且可以也不用往柴油内加抗凝剂，甚至可以直接使用夏季柴油，这也可以降低使用成本，

储存罐里的 机油/防冻液 在保温层的保护下，加上燃料加热器的排气余温保温，即便达不到很高的温度（比如从发动机里泵出来的时候，温度大概在78-90度），但是，保持在零上30度应该没有问题，即便进入发动机（零下60度的发动机）之后，被快速降低50度，也有零下20度，尽管这个温度比家用冰箱冷冻室（零下18度）还要低，但是，相对的外面的极寒而言，零下20度的机油/防冻液，依然算是“高温”，依然可以保持启动性能，正常的发动机依然可以一枪点燃，然后，发动机运行，那么热源就自然是源源不断了。

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为什么我没有设想过锂电池系统？

因为我认为 锂电池系统无法胜任这个工作

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常见货车发动机的上有一个小型的发电机，发电功率为1.5kW至3kW，

如果给发动机上改装上一个10KW级别的发电机（这个估计有难度，好像空间不够），然后在车上安装一个大型锂电池（比如100度电的磷酸铁锂），用发动机的发电机带动发电给锂电池充能，夜间放电给驾驶室供暖，过夜后早上起来，在启动发动机之前，用锂电池给三液加热，

从能量传输路线上来说，这个更容易简单，也更容易布置。

而且，比如100度电的动力用磷酸铁锂的重量为0.7吨左右，这重量对于载重量25-35吨的大卡车而言，也不是很大的负担，当然100度电的磷酸铁锂价格要5万，成本确实不低

低温下，锂电池的性能会下降得非常严重，锂电池智能温控系统 这类技术，目前一些卡车的锂电池也在用，在寒区要结合保温套使用，当然是车上启动用的那个小锂电池，放电量本来就小，也不需要持续猛放电，毕竟这些小电瓶带动的最大电器就是卡车发动机的启动电机（功率2.2~5KW，需要的工作时间最长不超过1分钟），需要的电量很少，所以，在需要储存和释放的能量方面，这个小锂电池和动力锂电池完全无法比。

关于低温的伤害，可以看看下面这段资料

磷酸铁锂电池性能会随温度降低而衰减，
容量明显下降的临界点就在0℃以下。 温度一低，电解液变粘稠，锂离子移动变慢，电池内阻增大，容量自然就下来了。
低温衰减表现
0℃时：放电容量约为常温的88%
-10℃时：容量衰减至约50%或最大容量的89%（不同实验数据有差异）
-20℃时：容量可能降至常温的38%
衰减主要原因 电解液粘度增加：低温下电解液流动性变差，锂离子迁移速率下降 电极材料导电性下降：正极电子导电性差，低温易极化；石墨负极嵌锂速度降低 锂枝晶风险：低温充电时锂离子易在负极表面析出金属锂，可能形成锂枝晶
合理使用温度：0-35℃
低温充电：建议在室内进行，充电前预热电池至5℃以上
电量管理：避免过度放电和过度充电，保持电量在20%以上
长期存放：保持电量在30%-50%，定期检查电池状态

有些动力锂电池采用了 国内最先进的锂电池自热技术，可以通过消耗能源让锂电池在零下20度有限度工作，甚至实验室数据在零下30依然可以保持反应（就是所消耗的能量极速的非线性猛升），

锂电池自热技术有几种，最先进的就是：‌交流（AC）自加热技术，

‌交流（AC）自加热技术‌：
这是一种目前最先进的“内部生热”方式，也是能量消耗最低的自加热方式，通过向电池施加交流电，使电池内部电阻直接产生热量，升温更快、更均匀，且能效更高。实测数据显示，该技术可在‌约5.9分钟内‌将电池从-20℃加热至0℃，‌总能耗仅仅才约为5%的电池容量‌。例如，对于一块60度的电池，一次完整预加热耗电仅仅约‌3度电‌，

但是，

零下30-40度的寒区，

或者是 极寒环境的零下50度甚至更底，这可比零下20度低太多了，这就不能靠锂电池自己了

还是需要另外给锂电池进行保温加热措施的，将电池安装置于一个大型电池保温舱之内（比如在驾驶室后面设置一个大型电池保温舱，保温舱的外壳为不锈钢薄板，内胆为绝缘工程塑料，内胆和外壳之间为保温材料，在内胆和保温材料之间布置水暖管道），至于如何提供保温热源，当车辆行驶的时候，这个问题还好办，可以利用防冻液进入保温箱的水暖系统，利用防冻液的热量进行加热，让电池保持在零上20度这样的舒适储电环境（20-25℃‌是锂电池工作的优良温度区间），以利于白天充电，不说冲到100%，因为充满伤电池，所以充到90%就可以了，就充到90度就可以了。

但是，到了晚上过夜期间，那依然需要另外一套加热系统对电池进行加热保温，否则，极寒环境下的漫漫长夜，电池管理系统绝对会频繁的唤醒‌电池的自加热工作，到了早上的时候，电量就剩不了多少了，因为不仅驾驶室的制热系统要消耗电能，早上启动发动机之前，对三液的加热，那更是需要猛放电。而且为了避免过度放电损害电池，要保持剩余电量在20%以上，也就是说这实际存电量为90度电的大电池，实际上只能使用70度。所以，就更不能让电池在夜间自我唤醒自加热工作。

问题来了，

锂电池：老子就是本车的加热系统， 那晚上谁来给老子加热？

狗头军师曰：那就整两套电池，一个叫1号，一个叫2号，1号给车辆加热，2号给1/2的电池舱做夜间加热保温。

车主：两套电池，那价格？那重量？那安装位置? 我卡车发电机的发电能力是否可以满足？你考虑过吗？

狗头军师曰：哈啊哈！！！

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而且

在极寒冷的环境下，当卡车有那么几天停放不用的时候，需要把电瓶拆卸下来，抬放到有暖气的正常的房间里面充好电，然后保存，当车辆再次启动的时候，再检查电量之后，把电瓶抬上去重新安装。卡车电瓶都装在油箱旁边，拆卸比较方便，重量不大，1-2个人就可以抬上抬下。

这个0.7吨的大电池，本来安装位置就比较碍手（装在驾驶室后面），加上重量又大，抬上抬下的，必须用吊车，这一点以后也不方便，受到很大限制。

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难道 动力锂电池在极寒环境下就无法用了？

当然也可以，比如华能在呼伦贝尔的煤矿，在矿场内有全自动换电站，可以为电动车提供频繁换电的能力，使用的就是纯电无人矿卡，车头装一大块黑色的动力锂电池，可以在最低运行温度零下40度的环境中运行，行驶60公里换一次电池，全自动换电站，换电时间非常短，仅仅是6分钟。

电池系统采用568度磷酸铁锂电池，理论可连续行驶100公里，但是，为了稳妥，在冬天大约是60公里一换，应该是电池自身保温消耗一部分能量，而且放电不敢太深，所以，60公里就换了。

当然，在公路上跑长途的大卡车，可没有这么好的换电环境。

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这个毛子司机到佛山拉货，开的是重汽的车，

回国途中，开到了呼伦贝尔，在路边睡了一夜，打算第二天开到满洲里出境回俄罗斯，以为中国比俄罗斯暖和，自己加的是好柴油（应该不是冬季柴油）还加入了抗凝剂，所以，在睡觉前停了发动机，结果醒来，柴油箱凝固，输油管和柴油滤清器已经全部结蜡堵死，发动机无法运行了，当地好心人给了他两个选择，一个是把拖头解下来，推到卡车保温棚里（当地人牛逼，可以把拖头推进保温棚），一个是找来救援车，他请示了自己的老板之后，老板指示他选择了后者，找救援车来加热柴油箱，当然找救援车是要花他银子的，救援完成之后，他点燃了发动机，说：我再也不熄火了，然后连夜赶路，到达宾馆之后，发动机通夜都没有停机，为什么不睡车里？因为柴暖器坏了。

终于把柴油箱/油管等给烤好了，

可以走了，

搞了很久，天都黑了