密歇根大學(xué) | 為什么您可能需要在電動(dòng)汽車中安裝熱泵
指南者留學(xué)
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(chǎng)突如其來的暴風(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 24 小時(shí),他們不停地開著發(fā)動(dòng)機(jī)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(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。 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)未來的人的焦慮。 他們想知道,如果所有汽車都是電池驅(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開車離開?</p>
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<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者都在與冰雪作斗爭(zhēng)——電動(dòng)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(dāng)溫度下降到接近冰點(diǎn)時(shí),電動(dòng)汽車的續(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,有一個(gè)解決方案:簡(jiǎn)陋的熱泵。</p>
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<p>有兩個(gè)因素可以解釋為什么電動(dòng)汽車在寒冷天氣下比汽油動(dòng)力汽車稍微難受一些。 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(xué)機(jī)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(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>
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<p>但第二個(gè)原因與坐在里面的人有關(guān)。 沒有人愿意在冬天坐在寒冷的汽車?yán)铩?天氣寒冷時(shí),以汽油為動(dòng)力的汽車可以將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的廢熱重新輸送到車內(nèi),為駕駛員和乘客供暖。 (以汽油為動(dòng)力的汽車并不是特別高效——當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)開啟時(shí),實(shí)際上只有大約 20% 的能量用于驅(qū)動(dòng)車輪。)</p>
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<p>專注于電動(dòng)汽車的數(shù)據(jù)科學(xué)公司 Recurrent 的首席執(zhí)行官斯科特·凱斯 (Scott Case) 說,燃?xì)馄?amp;ldquo;會(huì)產(chǎn)生大量廢熱”。 “從工程學(xué)的角度來看,用檸檬制作檸檬水是一個(gè)聰明的主意。”</p>
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<p>許多人在晚上給電動(dòng)汽車充電。 那將是一個(gè)問題。</p>
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<p>然而,電動(dòng)汽車非常高效。 根據(jù)能源部的數(shù)據(jù),電動(dòng)汽車使用超過 75% 的能量來推動(dòng)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(dòng)汽車通過電阻加熱(本質(zhì)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(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,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(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)汽車的真實(shí)數(shù)據(jù),在零度以下的溫度下,電動(dòng)汽車的續(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)于汽車如何應(yīng)對(duì)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(diào)類似,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>
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<p>Recurrent 的數(shù)據(jù)將特斯拉 Model Y(標(biāo)配熱泵)等汽車與福特野馬 Mach-E 等汽車進(jìn)行了比較,后者沒有車型提供熱泵。 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>
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<p>“一輛裝有熱泵的汽車在溫度下降到冰點(diǎn)時(shí)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(shí)最大限度地減少射程損失。 許多電動(dòng)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(gè)內(nèi)部的情況下為乘客取暖。 有些汽車使用發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的最少廢熱來加熱電池并延長(zhǎng)充電時(shí)間。 EV 駕駛員還可以在汽車仍插入電源時(shí)指示他們的汽車預(yù)熱電池,再次延長(zhǎng)車輛行駛時(shí)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(dòng)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(xué)態(tài)度觀點(diǎn)。</p>
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