密歇根大學(xué) | 為什么您可能需要在電動(dòng)汽車(chē)中安裝熱泵
指南者留學(xué)
2023-01-08 15:51:27
閱讀量:1127
<p>去年 1 月,也就是新年伊始幾天后,一場(chǎng)突如其來(lái)的暴風(fēng)雪導(dǎo)致數(shù)百名司機(jī)被困在弗吉尼亞州 95 號(hào)州際公路 40 英里的路段上。 包括參議員蒂姆·凱恩 (D-Va.) 在內(nèi)的通勤者被困了超過(guò) 24 小時(shí),他們不停地開(kāi)著發(fā)動(dòng)機(jī)取暖,把身上的衣服疊起來(lái),甚至還在附近的一輛面包車(chē)上尋找食物 。</p>
<p><br />最終,在經(jīng)歷了一個(gè)寒冷的夜晚的磨難之后,緊急救援人員排除了事故,并解救了凍結(jié)在道路上的汽車(chē)。 每個(gè)人都回家了。 但這一事件引起了那些擔(dān)心全電動(dòng)未來(lái)的人的焦慮。 他們想知道,如果所有汽車(chē)都是電池驅(qū)動(dòng)的怎么辦? 他們的司機(jī)會(huì)不會(huì)有足夠的電池壽命來(lái)開(kāi)車(chē)離開(kāi)?</p>
<p> </p>
<p>隨著寒冷的氣溫再次席卷全國(guó)——從布法羅到西雅圖的駕車(chē)者都在與冰雪作斗爭(zhēng)——電動(dòng)汽車(chē)正面臨新的審查。 鋰離子電池在寒冷的溫度下表現(xiàn)得更加緩慢,當(dāng)溫度下降到接近冰點(diǎn)時(shí),電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程就會(huì)降低。 (就其價(jià)值而言,汽油動(dòng)力汽車(chē)在寒冷中也表現(xiàn)不佳。)</p>
<p><br />但是,對(duì)于冬季續(xù)航里程減少的電動(dòng)汽車(chē),有一個(gè)解決方案:簡(jiǎn)陋的熱泵。</p>
<p> </p>
<p>有兩個(gè)因素可以解釋為什么電動(dòng)汽車(chē)在寒冷天氣下比汽油動(dòng)力汽車(chē)稍微難受一些。 一個(gè)源于一個(gè)簡(jiǎn)單的現(xiàn)實(shí),即電動(dòng)汽車(chē)中的大型鋰離子電池在 70 華氏度左右表現(xiàn)最佳。 “汽車(chē)就像人類(lèi),”密歇根大學(xué)機(jī)械工程教授 Anna Stefanopoulou 說(shuō)。 “他們喜歡室溫。”</p>
<p> </p>
<p>在寒冷的溫度下,鋰離子——從電池的陽(yáng)極流向電池的陰極以產(chǎn)生電流——在電池中移動(dòng)得更慢,并面臨更大的阻力。 這會(huì)導(dǎo)致電池效率降低。</p>
<p> </p>
<p>但第二個(gè)原因與坐在里面的人有關(guān)。 沒(méi)有人愿意在冬天坐在寒冷的汽車(chē)?yán)铩?天氣寒冷時(shí),以汽油為動(dòng)力的汽車(chē)可以將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的廢熱重新輸送到車(chē)內(nèi),為駕駛員和乘客供暖。 (以汽油為動(dòng)力的汽車(chē)并不是特別高效——當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)啟時(shí),實(shí)際上只有大約 20% 的能量用于驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。)</p>
<p> </p>
<p>專(zhuān)注于電動(dòng)汽車(chē)的數(shù)據(jù)科學(xué)公司 Recurrent 的首席執(zhí)行官斯科特·凱斯 (Scott Case) 說(shuō),燃?xì)馄?chē)“會(huì)產(chǎn)生大量廢熱”。 “從工程學(xué)的角度來(lái)看,用檸檬制作檸檬水是一個(gè)聰明的主意。”</p>
<p> </p>
<p>許多人在晚上給電動(dòng)汽車(chē)充電。 那將是一個(gè)問(wèn)題。</p>
<p> </p>
<p>然而,電動(dòng)汽車(chē)非常高效。 根據(jù)能源部的數(shù)據(jù),電動(dòng)汽車(chē)使用超過(guò) 75% 的能量來(lái)推動(dòng)汽車(chē)。 這意味著沒(méi)有太多余熱可用。</p>
<p> </p>
<p>相反,許多電動(dòng)汽車(chē)通過(guò)電阻加熱(本質(zhì)上是加熱電線(xiàn)并在其上吹氣)來(lái)為乘客取暖。</p>
<p> </p>
<p>在寒冷的溫度下,車(chē)廂供暖占了 EV 電池耗電的最大份額。 根據(jù) AAA 2019 年的一項(xiàng)研究,該研究在 20 華氏度的溫度下測(cè)試了五種不同的電動(dòng)汽車(chē),在車(chē)廂加熱器開(kāi)啟的情況下,汽車(chē)平均損失了約 41% 的續(xù)航里程。 然而,在關(guān)閉機(jī)艙加熱器的情況下,它們僅損失了大約 12% 的范圍。</p>
<p><br />但并非所有電動(dòng)汽車(chē)都是生而平等的。 根據(jù) Recurrent 的一項(xiàng)研究,該研究查看了數(shù)千輛電動(dòng)汽車(chē)的真實(shí)數(shù)據(jù),在零度以下的溫度下,電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程可能會(huì)減少 3%(捷豹 I-PACE)到 32%(雪佛蘭 Bolt),具體取決于 關(guān)于汽車(chē)如何應(yīng)對(duì)寒冷的天氣。</p>
<p><br />根據(jù)凱斯的說(shuō)法,部分原因在于汽車(chē)是使用效率低下的電阻加熱還是使用效率更高的電熱泵。 熱泵的工作原理與空調(diào)類(lèi)似,它是移動(dòng)熱量而不是產(chǎn)生熱量——因此它們的效率是其他加熱形式的三到四倍。</p>
<p> </p>
<p>Recurrent 的數(shù)據(jù)將特斯拉 Model Y(標(biāo)配熱泵)等汽車(chē)與福特野馬 Mach-E 等汽車(chē)進(jìn)行了比較,后者沒(méi)有車(chē)型提供熱泵。 根據(jù)這項(xiàng)研究,野馬在 20 至 30 華氏度時(shí)會(huì)損失近 30% 的續(xù)航里程,而 Model Y 僅會(huì)損失約 15%。</p>
<p> </p>
<p>“一輛裝有熱泵的汽車(chē)在溫度下降到冰點(diǎn)時(shí)比沒(méi)有的汽車(chē)表現(xiàn)得更好。”凱斯說(shuō)。</p>
<p> </p>
<p>還有其他方法可以在寒冷時(shí)最大限度地減少射程損失。 許多電動(dòng)汽車(chē)都配備座椅加熱器甚至加熱方向盤(pán),它們可以在不加熱汽車(chē)整個(gè)內(nèi)部的情況下為乘客取暖。 有些汽車(chē)使用發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的最少?gòu)U熱來(lái)加熱電池并延長(zhǎng)充電時(shí)間。 EV 駕駛員還可以在汽車(chē)仍插入電源時(shí)指示他們的汽車(chē)預(yù)熱電池,再次延長(zhǎng)車(chē)輛行駛時(shí)的續(xù)航里程。</p>
<p> </p>
<p>最后,專(zhuān)家表示,寒冷的天氣并不是完全避免使用電動(dòng)汽車(chē)的理由。 </p>
<p> </p>
<blockquote>
<p>注:本文由院校官方新聞直譯,僅供參考,不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀(guān)點(diǎn)。</p>
</blockquote>