電動汽車(EV)是許多政府減少碳排放計劃的關(guān)鍵部分。隨著越來越多的電動汽車部署在更廣泛的氣候條件下，我們正在了解這些氣候?qū)﹄妱悠嚨挠绊憽１疚膶⑻接憵夂驅(qū)﹄妱悠囆阅艿挠绊?、它可能產(chǎn)生的問題以及正在部署的一些解決方案。

環(huán)境溫度影響續(xù)航里程

雖然所有車輛都會受到溫度的影響，但由于電動汽車的動力系統(tǒng)以電池為中心，因而特別容易受到影響。電池通過化學(xué)反應(yīng)工作，該化學(xué)反應(yīng)在較低溫度下會減慢速度，從而導(dǎo)致效率降低。

另外一個更重要的問題是保暖。電動汽車沒有內(nèi)燃機(ICE)產(chǎn)生熱量，需要從電池中獲取能量來為車艙供暖。低溫意味著窗戶起霧，需要使用電動除霧器。冬天晝短夜長，大燈的使用時間更長。輪胎處于低溫以及在雪地和泥濘中行駛會增加滾動阻力。在熱天使用空調(diào)需要從電池消耗更多電量。如遇極端溫度，即便是有電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)也要全力以赴。所有這些情況都會增加電池的耗電量，使車輛的動力電量減少。

外部溫度會對續(xù)航里程產(chǎn)生巨大影響

電動汽車制造商僅發(fā)布標(biāo)稱溫度下的續(xù)航里程數(shù)據(jù)，但已有一些研究考察了氣候?qū)捎美m(xù)航里程的影響。

英國最近一項關(guān)于電動汽車的研究表明，寒冷的天氣會使續(xù)航里程減少多達30%。美國汽車協(xié)會(AAA) 2019年在美國進行的一項研究在20°F (-6.7℃)的溫度下測試了五款車型，發(fā)現(xiàn)在車艙內(nèi)不加熱的情況下續(xù)航里程減少了12%，而在加熱的情況下進一步下降至41%。

美國《消費者報告》(CR)雜志研究了多次短途旅行（2019年）和高速公路駕駛（2023年）。短途旅行測試顯示，由于反復(fù)加熱車艙，續(xù)航里程下降了50%。在16°F (-8.9℃)的環(huán)境溫度下，高速公路駕駛測試結(jié)果顯示續(xù)航里程下降了30%至35%。在95°F (35℃)的高溫天氣下的測試結(jié)果顯示，在未使用空調(diào)時續(xù)航里程下降了4%，而在使用空調(diào)時則下降了17%。

這些測試表明，寒冷的天氣比溫暖的天氣更值得關(guān)注。加熱和冷卻是罪魁禍?zhǔn)?，在中度寒冷地區(qū)續(xù)航里程能減少30%，在較冷地區(qū)則能減少50%。

公交車面臨的挑戰(zhàn)

與電動乘用車相比，電動公交車的重量更大，運行時間更長，這使其成為研究電池供電車輛面臨的天氣挑戰(zhàn)的絕佳案例。

理想情況下，公交車幾乎全天都在使用。公交車對加熱（或冷卻）的需求也更大，因為每次公交車停靠時，車門打開，適應(yīng)環(huán)境的空氣就會流失，并且需要加熱或冷卻一批新的空氣。一輛滿員的公交車在冬天會因乘客們散發(fā)的身體熱量獲益，然而在夏天，這些熱量卻會給恒溫控制系統(tǒng)帶來額外的壓力。

讓我們看看從一些較冷氣候下電動公交車配套方案的案例研究中獲得的經(jīng)驗教訓(xùn)，因為寒冷的天氣對電動汽車的影響比溫暖的天氣更大。

更多的充電站

在芝加哥，冬季日平均氣溫在25°F至35°F（-3.9℃至1.7℃）之間，2022年最低氣溫為-9°F (-22.8℃)，芝加哥交通管理局(CTA)于2014年開始試驗電動公交車，并計劃到2040年擁有一支全電動車隊。

CTA在66路公交車線路的兩端終點站都建了快速充電站，插入公交車車頂進行充電。司機會持續(xù)關(guān)注電池電量，以防止電量耗盡而導(dǎo)致公交車擱淺。

66號路線單程10英里，電動公交車每行駛一個單程就會損失大約8%的電池能量。在冬天，它們充滿電后的續(xù)航里程約為100英里，當(dāng)公交車電量低于50%時，司機就需要充電。這意味著一輛公交車在兩次充電之間可以大約跑6個單程。如果配備足夠的充電站，電動公交車就可以跑遍所有線路。

更多的加熱器

CTA的報告指出加熱是電池耗電的主要原因，這一點不足為奇。為了解決這個問題，老式車輛加裝了小型柴油發(fā)動機，為極端天氣提供額外供熱，從而減輕電池的部分負荷。訂購的新巴士配備更新、更高效的熱泵，因此它們不需要額外的加熱器。

替代規(guī)劃

阿拉斯加朱諾市也計劃全部改用電動公交車。該市訂購的新型公交車電池更大，續(xù)航里程為282英里，預(yù)計冬季將降至182英里，但仍足以覆蓋該市的所有公交線路。該市計劃在僅在高峰時段運行的通勤路線上使用其較舊的電動公交車，這些公交車的續(xù)航里程更有限。

技術(shù)改進

加拿大魁北克省的電動巴士制造商Letanda等公司正在開發(fā)專為寒冷氣候設(shè)計的公交車。這些公交車采用輕質(zhì)鋁制結(jié)構(gòu)，通過加熱表面減少冷凝，地板采暖可提高乘客舒適度，同時最大限度地減少能源消耗。

電熱泵不僅在建筑物中而且在大型車輛中正在取代傳統(tǒng)加熱器，其效率高達四倍。Power Integrations提供符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的InnoSwitch3-AQ和LinkSwitch-TN2Q離線開關(guān)IC產(chǎn)品，可實現(xiàn)簡單高效的熱泵電源設(shè)計。

未來展望

隨著挪威奧斯陸等城市計劃在2023年底前將其全部公共交通車隊轉(zhuǎn)換為電動汽車，該行業(yè)蘊含著充足的創(chuàng)新和增長機會。雖然新公交車和充電站的初始資本支出很大，但即使在極端天氣下，電動公交車的運營成本也要低得多。例如，CTA計算出運營一輛40英尺長的電動公交車每英里的成本為2.01美元，而柴油公交車為3.08美元，柴電混合動力車為2.63美元。

交通當(dāng)局也寄希望于電動公交車的價格隨著銷售量的增加而大幅下降。與此同時，必須了解和應(yīng)對與氣候相關(guān)的挑戰(zhàn)，以確保成功過渡到更綠色的未來。通過專注于解決方案和擁抱技術(shù)進步，無論天氣如何，電動公交車都可以成為一種可靠且環(huán)保的公共交通方式。

Power Integrations推出SCALE EV門極驅(qū)動板，為電動公交車的開發(fā)提供助力。適用于汽車牽引逆變器的單板解決方案已通過AEC-Q100認(rèn)證和ASIL認(rèn)證。它可以提供全方位的功能安全特性，包括主動放電、主動短路功能和短路檢測的預(yù)測試。