211service.com
Elfordon ute i kylan
När vintervädret kommer oroar sig elbilsägare över vad kylan kommer att göra med deras fordons räckvidd. Meddelandetrådar med titlar som Winter driving warning och Another way toasty toasty on long trips without running heat dyker upp på kundforum online som drivs av Tesla Motors, som säljer många av sina bilar på särskilt kalla platser som Norge.
Kallt väder innebär två huvudutmaningar för elfordon: kall luft begränsar batteriets prestanda, och att köra värmaren tömmer batteriet. När temperaturen sjunker under fryspunkten har vissa förare som är vana vid att resa 250 mil på en enda laddning sett sin bils räckviddsminskning till 180 mil. Förare i extrema klimat kan se räckvidden minska ännu mer. Det kan tvinga förare att välja bilar med större batterier än de skulle behöva på sommaren, vilket kan lägga till 10 000 USD eller mer till kostnaden för bilarna.
Det finns några åtgärder förare kan vidta för att förbättra en elbils räckvidd. Men med befintliga batterier och värmare är en viss förlust av räckvidd oundviklig. Forskare arbetar med tekniska lösningar som inte kommer att vara klara på flera år.
Kalla temperaturer påverkar i första hand hur snabbt energin kan tas ut ur batteriet eller stoppas in igen – det vill säga hur mycket kraft den kan leverera för acceleration och hur snabbt den kan laddas. För att kompensera för detta använder biltillverkare ibland en elektrisk värmare för att värma upp batteriet. Om den värmaren drivs av själva batteriet använder den energi som annars skulle gå till att driva bilen. Nissan’s Leaf är en sådan bil.
Tesla har ett annat tillvägagångssätt. När du väl börjar köra används värme som genereras av motorn för att värma upp batteriet. Detta tillvägagångssätt är mer effektivt, eftersom det använder spillvärme snarare än el. Men det tar ett tag att fungera eftersom motorn inte producerar mycket värme. Som ett resultat kan det ta flera minuter innan batteriet är tillräckligt varmt för att ge full acceleration.
Ett kallt batteri begränsar också regenerativ bromsning, som använder bilens momentum för att ladda batteriet och hjälpa till att öka dess körräckvidd. Regenerativ bromsning pumpar in stora mängder energi i ett batteri; eftersom detta kan skada batteriet vid kalla temperaturer använder Model S inte regenerativ bromsning förrän batteriet värms upp. (För att undvika dessa begränsningar av kraft och regenerativ bromsning rekommenderar Teslas tekniska chef, JB Straubel, att du ställer in timern på bilens batteriladdare så att den laddas färdigt precis innan du börjar köra, eftersom laddningen av batteriet också värmer upp det. .)
Ett sätt som forskare så småningom kan förbättra prestanda i kallt väder är att öka ledningsförmågan hos elektrolyten i batteriet, säger Jeff Dahn , professor i fysik och kemi vid Dalhousie University. Utmaningen är att högledande elektrolyter som finns tillgängliga nu kanske inte håller hela en bils livstid. Att minska storleken på partiklarna som utgör elektrodmaterialen kan också hjälpa, genom att minska det avstånd som joner måste resa genom fast material. Men mindre partiklar kan också vara mer kemiskt reaktiva, så batteritillverkare måste vidta åtgärder för att säkerställa att sådana batterier är säkra.
Den största minskningen av körräckvidden för kallt väder kommer från att använda värmaren.
Bensinmotorer är ineffektiva, så de producerar stora mängder spillvärme som används för att värma upp passagerarkabinen. Men elmotorer producerar inte mycket värme eftersom de är mycket effektiva. Det är därför elfordon vanligtvis använder elektriska värmare för att hålla passagerarna varma.
Att förvärma bilen medan den är ansluten (vilket kan göras via en smartphone-app) kan minska förbrukningen av batteriet. Men det kanske inte är ett alternativ på vägresor när någon kanske behöver parkera över natten på ett hotell. Bilar som Leaf och Model S har elektriska stolsvärmare, vilket kan få passagerarna att känna sig varma utan att lägga ner mycket energi på att värma upp luften i kupén. Nissan börjar erbjuda en värmare som använder 20 procent mindre energi, vilket förbättrar räckvidden för kallt väder.
För större energibesparingar finansierar U.S. Department of Energy utvecklingen av termiska lagringsmaterial som kan värmas upp medan bilen är ansluten, och sedan leverera värme under hela körningen (se Nytt värmesystem kan förbättra elbilens räckvidd). Men Straubel säger att de inte är i närheten av att vara redo för kommersiell användning. Mer lovande på kort sikt är bättre isolering och användning av beläggningar på fönstren som hjälper till att fånga värme. Det finns inte mycket utrymme i en bil. I princip ska det inte ta för mycket energi att värma upp det, säger han.
För närvarande letar förare efter kreativa sätt att klara av mindre värme, särskilt på långa resor. På Tesla-forumet, en Model S-ägare rekommenderar köpa uppvärmda jackor och handskar designade för att bäras på motorcyklar. Dahn säger att lösningen är skoterkostymer.
På lång sikt, för att elfordon ska bli mainstream, kan den bästa lösningen vara att öka antalet platser där de snabbt kan laddas (se Hur Tesla driver elbilsinnovation och glöm batteribyte: Tesla siktar på att ladda på fem minuter ). På så sätt skulle ingen behöva oroa sig för att bli strandsatt i en köldknäck.