سبب احتياج السيارات الكهربائية إلى مضخة حرارية في الشتاء

تحرير السيارات التي تجمدت على الطريق

  • تاريخ النشر: الأحد، 08 يناير 2023
سبب احتياج السيارات الكهربائية إلى مضخة حرارية في الشتاء

تعمل السيارات الكهربائية بشكل جيد في درجات حرارة تحت الصفر - لكن بعضها أفضل من البعض الآخر.

في يناير الماضي، بعد أيام قليلة من بداية العام الجديد ، تركت عاصفة ثلجية مفاجئة مئات السائقين عالقين على امتداد 40 ميلاً من الطريق السريع 95 في فيرجينيا. الركاب - ومن بينهم السيناتور تيم كين (ديمقراطي من فرجينيا) - ظلوا عالقين لأكثر من 24 ساعة ، وقاموا بتشغيل وإيقاف محركاتهم للتدفئة ، ووضعوا الملابس التي بحوزتهم ، وحتى البحث عن القوت من شاحنة خبز قريبة.

وفي نهاية المطاف ، بعد محنة امتدت طوال ليلة تقشعر لها الأبدان ، قامت طواقم الطوارئ بإزالة الحوادث وتحرير السيارات التي تجمدت على الطريق.

ذهب الجميع إلى المنزل، لكن الحادث أثار قلق أولئك القلقين بشأن مستقبل كهربائي بالكامل، وتساءلوا ماذا لو كانت جميع السيارات تعمل بالبطارية؟ هل كان سائقيهم سيحققون النجاح مع عمر بطارية كافٍ للقيادة بعيدًا؟

بينما تجتاح درجات الحرارة المتجمدة جميع أنحاء البلاد مرة أخرى - وسائقو السيارات من بوفالو إلى سياتل يتعاملون مع الثلج والجليد - تواجه السيارات الكهربائية تدقيقًا جديدًا.

وتعمل بطاريات الليثيوم أيون بشكل أبطأ في درجات الحرارة الباردة ، مما يؤدي إلى قطع نطاق السيارة الكهربائية عندما تنخفض درجات الحرارة بالقرب من درجة التجمد. (لما يستحق الأمر ، فإن السيارات التي تعمل بالغاز لا تعمل بشكل مثالي في البرد.)

ولكن هناك حل للسيارات الكهربائية ذات المدى المتضائل في الشتاء: المضخة الحرارية المتواضعة.

هناك عاملان يفسران سبب أن السيارات الكهربائية تواجه وقتًا أصعب قليلاً في الطقس البارد مقارنة بالسيارات التي تعمل بالغاز.

ينبع أحدها من الحقيقة البسيطة المتمثلة في أن بطاريات الليثيوم أيون الضخمة في السيارات الكهربائية تعمل بشكل أفضل عند حوالي 70 درجة فهرنهايت.

وقالت آنا ستيفانوبولو ، أستاذة الهندسة الميكانيكية في جامعة ميتشيغان: "السيارات مثل البشر". "إنهم يحبون درجة حرارة الغرفة."

في درجات الحرارة الباردة ، تتحرك أيونات الليثيوم - التي تتدفق من أنود البطارية إلى كاثود البطارية لتوليد تيار كهربائي - ببطء أكثر عبر البطارية وتواجه مقاومة أكبر. هذا يجعل البطارية تعمل بكفاءة أقل.

لكن السبب الثاني يتعلق بجلوس الإنسان بالداخل. لا أحد يريد الجلوس في سيارة شديدة البرودة خلال فصل الشتاء.

عندما يكون الجو باردًا ، يمكن للسيارات التي تعمل بالغاز إعادة توجيه الحرارة الضائعة من المحرك إلى المقصورة لتدفئة السائق والركاب. (السيارات التي تعمل بالغاز ليست فعالة بشكل خاص - عندما يكون المحرك قيد التشغيل ، فإن حوالي 20 في المائة فقط من الطاقة المنتجة ستدير العجلات بالفعل).

قال سكوت كيس ، الرئيس التنفيذي لشركة Recurrent ، وهي شركة لعلوم البيانات تركز على السيارات الكهربائية ، إن مركبات الغاز "تنتج الكثير من الحرارة الضائعة". "إنها فكرة ذكية من منظور هندسي لصنع عصير الليمون من الليمون."

ومع ذلك ، فإن السيارات الكهربائية ذات كفاءة فائقة. وفقًا لوزارة الطاقة ، تستخدم المركبات الكهربائية أكثر من 75 بالمائة من طاقتها لدفع السيارة. هذا يعني أنه لا يوجد الكثير من الحرارة المهدرة المتاحة.

بدلاً من ذلك ، تقوم العديد من المركبات الكهربائية بتدفئة ركابها من خلال التسخين بالمقاومة الكهربائية (تسخين السلك ونفخ الهواء فوقه).

تمثل تدفئة المقصورة نصيبًا كبيرًا مما يستنزف بطارية EV في درجات الحرارة الباردة.

ووفقًا لدراسة أجريت عام 2019 من AAA اختبرت خمسة مركبات كهربائية مختلفة في درجات حرارة 20 درجة فهرنهايت ، فقدت السيارات في المتوسط حوالي 41 بالمائة من مداها مع تشغيل سخان المقصورة. ومع ذلك ، مع إيقاف تشغيل سخان المقصورة ، فقدوا حوالي 12 بالمائة فقط من مداهم.