密歇根大學 | 為什么您可能需要在電動汽車中安裝熱泵
指南者留學
2023-01-08 15:51:27
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<p>去年 1 月,也就是新年伊始幾天后,一場突如其來的暴風雪導致數(shù)百名司機被困在弗吉尼亞州 95 號州際公路 40 英里的路段上。 包括參議員蒂姆·凱恩 (D-Va.) 在內的通勤者被困了超過 24 小時,他們不停地開著發(fā)動機取暖,把身上的衣服疊起來,甚至還在附近的一輛面包車上尋找食物 。</p>
<p><br />最終,在經(jīng)歷了一個寒冷的夜晚的磨難之后,緊急救援人員排除了事故,并解救了凍結在道路上的汽車。 每個人都回家了。 但這一事件引起了那些擔心全電動未來的人的焦慮。 他們想知道,如果所有汽車都是電池驅動的怎么辦? 他們的司機會不會有足夠的電池壽命來開車離開?</p>
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<p>隨著寒冷的氣溫再次席卷全國——從布法羅到西雅圖的駕車者都在與冰雪作斗爭——電動汽車正面臨新的審查。 鋰離子電池在寒冷的溫度下表現(xiàn)得更加緩慢,當溫度下降到接近冰點時,電動汽車的續(xù)航里程就會降低。 (就其價值而言,汽油動力汽車在寒冷中也表現(xiàn)不佳。)</p>
<p><br />但是,對于冬季續(xù)航里程減少的電動汽車,有一個解決方案:簡陋的熱泵。</p>
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<p>有兩個因素可以解釋為什么電動汽車在寒冷天氣下比汽油動力汽車稍微難受一些。 一個源于一個簡單的現(xiàn)實,即電動汽車中的大型鋰離子電池在 70 華氏度左右表現(xiàn)最佳。 “汽車就像人類,”密歇根大學機械工程教授 Anna Stefanopoulou 說。 “他們喜歡室溫。”</p>
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<p>在寒冷的溫度下,鋰離子——從電池的陽極流向電池的陰極以產(chǎn)生電流——在電池中移動得更慢,并面臨更大的阻力。 這會導致電池效率降低。</p>
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<p>但第二個原因與坐在里面的人有關。 沒有人愿意在冬天坐在寒冷的汽車里。 天氣寒冷時,以汽油為動力的汽車可以將發(fā)動機產(chǎn)生的廢熱重新輸送到車內,為駕駛員和乘客供暖。 (以汽油為動力的汽車并不是特別高效——當發(fā)動機開啟時,實際上只有大約 20% 的能量用于驅動車輪。)</p>
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<p>專注于電動汽車的數(shù)據(jù)科學公司 Recurrent 的首席執(zhí)行官斯科特·凱斯 (Scott Case) 說,燃氣汽車“會產(chǎn)生大量廢熱”。 “從工程學的角度來看,用檸檬制作檸檬水是一個聰明的主意。”</p>
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<p>許多人在晚上給電動汽車充電。 那將是一個問題。</p>
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<p>然而,電動汽車非常高效。 根據(jù)能源部的數(shù)據(jù),電動汽車使用超過 75% 的能量來推動汽車。 這意味著沒有太多余熱可用。</p>
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<p>相反,許多電動汽車通過電阻加熱(本質上是加熱電線并在其上吹氣)來為乘客取暖。</p>
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<p>在寒冷的溫度下,車廂供暖占了 EV 電池耗電的最大份額。 根據(jù) AAA 2019 年的一項研究,該研究在 20 華氏度的溫度下測試了五種不同的電動汽車,在車廂加熱器開啟的情況下,汽車平均損失了約 41% 的續(xù)航里程。 然而,在關閉機艙加熱器的情況下,它們僅損失了大約 12% 的范圍。</p>
<p><br />但并非所有電動汽車都是生而平等的。 根據(jù) Recurrent 的一項研究,該研究查看了數(shù)千輛電動汽車的真實數(shù)據(jù),在零度以下的溫度下,電動汽車的續(xù)航里程可能會減少 3%(捷豹 I-PACE)到 32%(雪佛蘭 Bolt),具體取決于 關于汽車如何應對寒冷的天氣。</p>
<p><br />根據(jù)凱斯的說法,部分原因在于汽車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類似,它是移動熱量而不是產(chǎn)生熱量——因此它們的效率是其他加熱形式的三到四倍。</p>
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<p>Recurrent 的數(shù)據(jù)將特斯拉 Model Y(標配熱泵)等汽車與福特野馬 Mach-E 等汽車進行了比較,后者沒有車型提供熱泵。 根據(jù)這項研究,野馬在 20 至 30 華氏度時會損失近 30% 的續(xù)航里程,而 Model Y 僅會損失約 15%。</p>
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<p>“一輛裝有熱泵的汽車在溫度下降到冰點時比沒有的汽車表現(xiàn)得更好。”凱斯說。</p>
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<p>還有其他方法可以在寒冷時最大限度地減少射程損失。 許多電動汽車都配備座椅加熱器甚至加熱方向盤,它們可以在不加熱汽車整個內部的情況下為乘客取暖。 有些汽車使用發(fā)動機產(chǎn)生的最少廢熱來加熱電池并延長充電時間。 EV 駕駛員還可以在汽車仍插入電源時指示他們的汽車預熱電池,再次延長車輛行駛時的續(xù)航里程。</p>
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<p>最后,專家表示,寒冷的天氣并不是完全避免使用電動汽車的理由。 </p>
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<p>注:本文由院校官方新聞直譯,僅供參考,不代表指南者留學態(tài)度觀點。</p>
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