電動車輛 (EV) 是許多政府減少碳排放計畫的關鍵部分。隨著越來越多的 EV 在更廣泛的氣候範圍內投入使用，我們正在瞭解這些氣候對 EV 的影響。本部落格將探討氣候對 EV 效能的影響、可能產生的問題以及一些正在部署的解決方案。
環境溫度影響續航里程
雖然所有車輛都受到溫度的影響，但 EV 因其系統以電池為中心而顯得尤其敏感。電池透過化學反應工作，溫度越低，反應速度就越慢，從而導致效率降低。
而更大的問題是溫度。在沒有內燃機 (ICE) 產生熱量的情況下，EV 從電池中汲取電力來加熱座艙。低溫意味著窗戶起霧，需要電動除霧器。在冬季，晝短夜長，導致車燈的使用頻率增加。冰冷的輪胎以及在雪地和雪泥中行駛會增加滾動阻力。在炎熱之際使用 AC 會從電池中獲得更多的電量。即使是電池熱管理系統也必須在極端溫度下更加努力地運作。所有這些都會導致從電池中汲取更高的功率，進而減少用於推動車輛的功率。
外部溫度對續航里程產生巨大影響
EV 製造商只公佈標稱溫度下的續航里程資料，但也有一些研究考察了氣候對可用續航里程的影響。
英國最近進行的一項關於電動車輛的研究表明，寒冷的天氣會使電動車輛的續航里程降低 30%。美國汽車協會 (AAA) 2019 年的一項研究在 20°F 的溫度下測試了五款車型，發現在車內沒有暖氣的情況下，續航里程降低了 12%，而在有暖氣的情況下，續航里程進一步下降到 41%。
《消費者報告》(CR) 研究了多次短途旅行 (2019 年) 和高速公路駕駛 (2023 年)。短途行程測試顯示，由於座艙反覆升溫，續航里程下降了 50%。高速公路行駛顯示，在 16°F 的環境下，續航里程下降了 30% 至 35%。在 95°F 的炎熱天氣進行測試，結果顯示，在沒有空調的情況下，續航里程下降了 4%，而在使用 AC 的情況下，續航里程下降了 17%。
這些測試表明，寒冷的天氣比溫暖的天氣更令人擔憂。供暖和製冷是罪魁禍首，在中等寒冷的地區，續航里程降低 30%，在較冷的地區，續航里程降低高達 50%。
公共汽車面臨的挑戰
與電動乘用車相比，電動公車的載重量更大，行駛時間更長，這使其成為研究電池供電車輛面臨的天氣挑戰的絕佳案例。
理想情況下，公車幾乎全天都在使用。公車對供暖 (或製冷) 的需求也更大，因為每次公車停下來，車門都會打開，已經適應環境溫度的空氣就會流失，從而需要供暖或製冷新一波的空氣。而且，雖然滿員的公車在冬天會受益於乘客的溫暖，但在夏天，他們會給氣候系統帶來額外的壓力。
讓我們看看有關在寒冷氣候下安裝電動公車的一些案例的經驗教訓，因為寒冷天氣對 EV 的影響比溫暖天氣更大。
額外充電站
在芝加哥，冬季每日平均氣溫在 25°F 至 35°F 之間，2022 年最低氣溫為 -9°F。芝加哥運輸管理局 (CTA) 從 2014 年開始試運行電動公車，並計劃截至 2040 年擁有一支全電動車隊。
CTA 在 66 路公車路線的兩端建立了快速充電站，可以插到公車的車頂上。駕駛員不斷地監控電池，防止電池耗盡，以免公車陷入困境。
在 66 號路線上，單程每行駛 10 英里，電動公車就會損失約 8% 的電池電量。在冬季，它們在充滿電的情況下續航里程約為 100 英里，當公車電量低於 50% 時，駕駛員就需要充電。這意味著一輛公車在兩次充電之間可以行駛大約六次。只要有足夠的充電器，電動公車就可以行駛所有路線。
額外供暖器
不足為奇的是，CTA 報告稱供暖是主要的電池消耗。為了應對這種情況，老式車輛新增了小型柴油發動機，為極端天氣提供額外的熱量，進而減輕了電池的部分負荷。訂購的新公車有更新、更高效的熱泵，因此它們不需要額外的供暖器。
交替計劃
阿拉斯加州朱諾市也計劃改用 100% 電動公車。該市訂購的新型公車裝有更大的電池，續航里程為 282 英里，預計在冬季將降至 182 英里，但仍足以覆蓋該市的所有公車路線。該市計劃在通勤路線上使用老式電動公車，這類公車的續航里程更有限，且只在高峰時段行駛。
技術改進
諸如 Letanda (一家位於加拿大魁北克省的電動公車製造商) 的公司正在開發專門為寒冷氣候設計的公車。這些公車採用輕質鋁製結構，為表面供暖以減少冷凝，在地板下供暖以提高乘客舒適度，同時最大限度地減少能源消耗。
電熱泵不僅在建築物中取代了傳統供暖器，而且在大型車輛中也取代了傳統供暖器，其效率高達四倍。Power Integrations 提供符合 AEC-Q100 標準的 InnoSwitch3-AQ 和 LinkSwitch-TN2Q 離線式切換開關 IC 產品，使適用於熱泵的電源供應器設計簡單高效。
未來展望
隨著挪威奧斯陸等城市計劃在 2023 年底前將其整個公共運輸車隊轉換為電動車輛，這一領域有充足的創新和增長機會。雖然新公車和充電站的初始資本支出很大，但電動公車的營運成本要低得多，即使在極端天氣下也是如此。例如，CTA 計算出駕駛一輛 40 英呎長的電動公車每英里的成本為 2.01 美元，而柴油公車每英里的成本為 3.08 美元，柴電混合動力公車每英里的成本為 2.63 美元。
運輸管理局也寄希望於電動公車的價格會隨著銷量的增加而大幅下降。與此同時，瞭解和應對與氣候相關的挑戰，以確保成功過渡到更環保的未來，這一點至關重要。透過專注於解決方案和擁抱技術進步，無論天氣如何，電動公車都可以成為一種可靠且環保的公共運輸方式。
Power Integrations 支援開發裝有 SCALE EV 閘級驅動器電路板的電動公車。用於汽車牽引變頻器的單板解決方案同時通過了 AEC-Q100 認證和 ASIL 認證。它提供了各種運作安全功能，包括主動放電、主動短路功能和短路偵測的預測試。
SCALE EV 電路板的設計可滿足非常大的安規距離和間隔距離，使設計符合增強型絕緣的要求，進而節省了數月的開發和認證時間。請觀看此影片瞭解更多資訊。
參考資料:
常見問與答
Q: 使用InnoSwitch3-AQ能為電動車帶來什麼優勢?
A: InnoSwitch3-AQ具有空載損耗低，且轉換效率高的特色，大大減少了電池的功耗損失。可提高電動車的續航能力。
Q: 使用InnoSwitch3-AQ最大功率可以到多少?
A: 在考量到溫度表現、環境溫度的限制，如果散熱做得好，就能獲得更高的功率。最大可以達到100W。
Q: 使用InnoSwitch3-AQ & LinkSwitch-TN2Q設計電源，兩者的差異在哪?
A: 簡單來說InnoSwitch-AQ適用於隔離式電源架構，LinkSwitch-TN2Q適用於非隔離式電源架構。
Q: 使用InnoSwitch3-AQ除了適用於熱泵的電源供應器外，車用系統還有其它地方會使用到嗎?
A: 有的。只要電動車上的系統需要12V或48V電源供應的地方，都有機會使用到InnoSwitch3-AQ作為電源電路設計。如OBC, APM, Inverter…等
Q: 使用InnoSwitch3-AQ設計100W電源，需要多大的散熱片?
A: InnoSwitch3-AQ的熱源會透過IC本身的Source引腳，將溫度導到PCB銅箔上做散熱。只要PCB的銅箔散熱面積夠大，是可以做到無散熱器的設計。
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