Mr. Green能效观察-气候对电动汽车续航里程的影响

电动汽车(EV)是许多政府减少碳排放计划的关键部分。随着越来越多的电动汽车部署在更广泛的气候条件下，我们正在了解这些气候对电动汽车的影响。本文将探讨气候对电动汽车性能的影响、它可能产生的问题以及正在部署的一些解决方案。

环境温度影响续航里程

虽然所有车辆都会受到温度的影响，但由于电动汽车的动力系统以电池为中心，因而特别容易受到影响。电池通过化学反应工作，该化学反应在较低温度下会减慢速度，从而导致效率降低。

另外一个更重要的问题是保暖。电动汽车没有内燃机(ICE)产生热量，需要从电池中获取能量来为车舱供暖。低温意味着窗户起雾，需要使用电动除雾器。冬天昼短夜长，大灯的使用时间更长。轮胎处于低温以及在雪地和泥泞中行驶会增加滚动阻力。在热天使用空调需要从电池消耗更多电量。如遇极端温度，即便是有电池热管理系统也要全力以赴。所有这些情况都会增加电池的耗电量，使车辆的动力电量减少。

外部温度会对续航里程产生巨大影响

电动汽车制造商仅发布标称温度下的续航里程数据，但已有一些研究考察了气候对可用续航里程的影响。

英国最近一项关于电动汽车的研究表明，寒冷的天气会使续航里程减少多达30%。美国汽车协会(AAA) 2019年在美国进行的一项研究在20°F (-6.7℃)的温度下测试了五款车型，发现在车舱内不加热的情况下续航里程减少了12%，而在加热的情况下进一步下降至41%。

美国《消费者报告》(CR)杂志研究了多次短途旅行（2019年）和高速公路驾驶（2023年）。短途旅行测试显示，由于反复加热车舱，续航里程下降了50%。在16°F (-8.9℃)的环境温度下，高速公路驾驶测试结果显示续航里程下降了30%至35%。在95°F (35℃)的高温天气下的测试结果显示，在未使用空调时续航里程下降了4%，而在使用空调时则下降了17%。

这些测试表明，寒冷的天气比温暖的天气更值得关注。加热和冷却是罪魁祸首，在中度寒冷地区续航里程能减少30%，在较冷地区则能减少50%。

公交车面临的挑战

与电动乘用车相比，电动公交车的重量更大，运行时间更长，这使其成为研究电池供电车辆面临的天气挑战的绝佳案例。

理想情况下，公交车几乎全天都在使用。公交车对加热（或冷却）的需求也更大，因为每次公交车停靠时，车门打开，适应环境的空气就会流失，并且需要加热或冷却一批新的空气。一辆满员的公交车在冬天会因乘客们散发的身体热量获益，然而在夏天，这些热量却会给恒温控制系统带来额外的压力。

让我们看看从一些较冷气候下电动公交车配套方案的案例研究中获得的经验教训，因为寒冷的天气对电动汽车的影响比温暖的天气更大。

更多的充电站

在芝加哥，冬季日平均气温在25°F至35°F（-3.9℃至1.7℃）之间，2022年最低气温为-9°F (-22.8℃)，芝加哥交通管理局(CTA)于2014年开始试验电动公交车，并计划到2040年拥有一支全电动车队。

CTA在66路公交车线路的两端终点站都建了快速充电站，插入公交车车顶进行充电。司机会持续关注电池电量，以防止电量耗尽而导致公交车搁浅。

66号路线单程10英里，电动公交车每行驶一个单程就会损失大约8%的电池能量。在冬天，它们充满电后的续航里程约为100英里，当公交车电量低于50%时，司机就需要充电。这意味着一辆公交车在两次充电之间可以大约跑6个单程。如果配备足够的充电站，电动公交车就可以跑遍所有线路。

更多的加热器

CTA的报告指出加热是电池耗电的主要原因，这一点不足为奇。为了解决这个问题，老式车辆加装了小型柴油发动机，为极端天气提供额外供热，从而减轻电池的部分负荷。订购的新巴士配备更新、更高效的热泵，因此它们不需要额外的加热器。

替代规划

阿拉斯加朱诺市也计划全部改用电动公交车。该市订购的新型公交车电池更大，续航里程为282英里，预计冬季将降至182英里，但仍足以覆盖该市的所有公交线路。该市计划在仅在高峰时段运行的通勤路线上使用其较旧的电动公交车，这些公交车的续航里程更有限。

技术改进

加拿大魁北克省的电动巴士制造商Letanda等公司正在开发专为寒冷气候设计的公交车。这些公交车采用轻质铝制结构，通过加热表面减少冷凝，地板采暖可提高乘客舒适度，同时最大限度地减少能源消耗。

电热泵不仅在建筑物中而且在大型车辆中正在取代传统加热器，其效率高达四倍。Power Integrations提供符合AEC-Q100标准的InnoSwitch3-AQ和LinkSwitch-TN2Q离线开关IC产品，可实现简单高效的热泵电源设计。

未来展望

随着挪威奥斯陆等城市计划在2023年底前将其全部公共交通车队转换为电动汽车，该行业蕴含着充足的创新和增长机会。虽然新公交车和充电站的初始资本支出很大，但即使在极端天气下，电动公交车的运营成本也要低得多。例如，CTA计算出运营一辆40英尺长的电动公交车每英里的成本为2.01美元，而柴油公交车为3.08美元，柴电混合动力车为2.63美元。

交通当局也寄希望于电动公交车的价格随着销售量的增加而大幅下降。与此同时，必须了解和应对与气候相关的挑战，以确保成功过渡到更绿色的未来。通过专注于解决方案和拥抱技术进步，无论天气如何，电动公交车都可以成为一种可靠且环保的公共交通方式。

Power Integrations推出SCALE EV门极驱动板，为电动公交车的开发提供助力。适用于汽车牵引逆变器的单板解决方案已通过AEC-Q100认证和ASIL认证。它可以提供全方位的功能安全特性，包括主动放电、主动短路功能和短路检测的预测试。