電動(dòng)汽車(EV)是許多政府減少碳排放計(jì)劃的關(guān)鍵部分。隨著越來(lái)越多的電動(dòng)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?dòng)汽車的影響。本文將探討氣候?qū)﹄妱?dòng)汽車性能的影響、它可能產(chǎn)生的問(wèn)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(huì)受到溫度的影響，但由于電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)以電池為中心，因而特別容易受到影響。電池通過(guò)化學(xué)反應(yīng)工作，該化學(xué)反應(yīng)在較低溫度下會(huì)減慢速度，從而導(dǎo)致效率降低。

另外一個(gè)更重要的問(wèn)題是保暖。電動(dòng)汽車沒(méi)有內(nèi)燃機(jī)(ICE)產(chǎn)生熱量，需要從電池中獲取能量來(lái)為車艙供暖。低溫意味著窗戶起霧，需要使用電動(dòng)除霧器。冬天晝短夜長(zhǎng)，大燈的使用時(shí)間更長(zhǎng)。輪胎處于低溫以及在雪地和泥濘中行駛會(huì)增加滾動(dòng)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(huì)增加電池的耗電量，使車輛的動(dòng)力電量減少。

外部溫度會(huì)對(duì)續(xù)航里程產(chǎn)生巨大影響

電動(dòng)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(guó)最近一項(xiàng)關(guān)于電動(dòng)汽車的研究表明，寒冷的天氣會(huì)使續(xù)航里程減少多達(dá)30%。美國(guó)汽車協(xié)會(huì)(AAA) 2019年在美國(guó)進(jìn)行的一項(xiàng)研究在20°F (-6.7℃)的溫度下測(cè)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(jìn)一步下降至41%。

美國(guó)《消費(fèi)者報(bào)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(cè)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(cè)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(cè)試結(jié)果顯示，在未使用空調(diào)時(shí)續(xù)航里程下降了4%，而在使用空調(diào)時(shí)則下降了17%。

這些測(cè)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)祝谥卸群涞貐^(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(dòng)乘用車相比，電動(dòng)公交車的重量更大，運(yùn)行時(shí)間更長(zhǎng)，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(duì)加熱（或冷卻）的需求也更大，因?yàn)槊看喂卉囃？繒r(shí)，車門(mén)打開(kāi)，適應(yīng)環(huán)境的空氣就會(huì)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(huì)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(huì)給恒溫控制系統(tǒng)帶來(lái)額外的壓力。

讓我們看看從一些較冷氣候下電動(dòng)公交車配套方案的案例研究中獲得的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，因?yàn)楹涞奶鞖鈱?duì)電動(dòng)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(kāi)始試驗(yàn)電動(dòng)公交車，并計(jì)劃到2040年擁有一支全電動(dòng)車隊(duì)。

CTA在66路公交車線路的兩端終點(diǎn)站都建了快速充電站，插入公交車車頂進(jìn)行充電。司機(jī)會(huì)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(hào)路線單程10英里，電動(dòng)公交車每行駛一個(gè)單程就會(huì)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(shí)，司機(jī)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(gè)單程。如果配備足夠的充電站，電動(dòng)公交車就可以跑遍所有線路。

更多的加熱器

CTA的報(bào)告指出加熱是電池耗電的主要原因，這一點(diǎn)不足為奇。為了解決這個(gè)問(wèn)題，老式車輛加裝了小型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，為極端天氣提供額外供熱，從而減輕電池的部分負(fù)荷。訂購(gòu)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(jì)劃全部改用電動(dòng)公交車。該市訂購(gòu)的新型公交車電池更大，續(xù)航里程為282英里，預(yù)計(jì)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(jì)劃在僅在高峰時(shí)段運(yùn)行的通勤路線上使用其較舊的電動(dòng)公交車，這些公交車的續(xù)航里程更有限。

技術(shù)改進(jìn)

加拿大魁北克省的電動(dòng)巴士制造商Letanda等公司正在開(kāi)發(fā)專為寒冷氣候設(shè)計(jì)的公交車。這些公交車采用輕質(zhì)鋁制結(jié)構(gòu)，通過(guò)加熱表面減少冷凝，地板采暖可提高乘客舒適度，同時(shí)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(dá)四倍。Power Integrations提供符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的InnoSwitch3-AQ和LinkSwitch-TN2Q離線開(kāi)關(guān)IC產(chǎn)品，可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單高效的熱泵電源設(shè)計(jì)。

未來(lái)展望

隨著挪威奧斯陸等城市計(jì)劃在2023年底前將其全部公共交通車隊(duì)轉(zhuǎn)換為電動(dòng)汽車，該行業(yè)蘊(yùn)含著充足的創(chuàng)新和增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。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(dòng)公交車的運(yùn)營(yíng)成本也要低得多。例如，CTA計(jì)算出運(yùn)營(yíng)一輛40英尺長(zhǎng)的電動(dòng)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(dòng)力車為2.63美元。

交通當(dāng)局也寄希望于電動(dòng)公交車的價(jià)格隨著銷售量的增加而大幅下降。與此同時(shí)，必須了解和應(yīng)對(duì)與氣候相關(guān)的挑戰(zhàn)，以確保成功過(guò)渡到更綠色的未來(lái)。通過(guò)專注于解決方案和擁抱技術(shù)進(jìn)步，無(wú)論天氣如何，電動(dòng)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(mén)極驅(qū)動(dòng)板，為電動(dòng)公交車的開(kāi)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(guò)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(dòng)放電、主動(dòng)短路功能和短路檢測(cè)的預(yù)測(cè)試。

審核編輯：彭菁