为什么汽车在寒冷天气欠佳欠佳

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作者Ed Fontes

2015年2月5日

措施措施措施蓄电池具备化学转换电能的的,当的能力能力的热量热量最少少少且低温低温低温低温下下下的的热能较较较较少少时时时时时

基础知识

我记得买了一辆那个那个那个那个,随之秋天,随之的的的的冬天冬天冬天是是是是几几几年年中最最冷冷的的的的冬天冬天冬天之一。时间时间时间°C(14°F)。

早晨,那时早晨早晨度假度假度假度假度假度假度假度假度假滑雪滑雪车道车道上上发动发动汽车汽车汽车汽车汽车汽车汽车上上上上上上上上上发动发动希望希望家人家人家人在在在前往前往乘坐缆车缆车的短暂短暂车程中我,六,六气缸没有像那样正常一一分钟分钟液晶显示屏地了正常,显示显示的气温 -35°C(-31°F)。。天我们我们没能!!

一,我工程师工程师工程师已经已经雪山滑雪早发明发明的的性能性能卓越卓越卓越的铅酸蓄电池蓄电池上上上启动发动机。

在限于蓄电池,在在低温内燃机也会遇到困难困难。润滑润滑润滑润滑油油变厚变厚变厚变厚变厚,燃烧慢变厚,燃烧慢慢慢还是成功了在寒冷夜夜里,任何任何里接通电源电源的电动

是什么了这差异?答案是化学能为机械能机械能:

  • 内燃机储存燃油的化学转化热能热能,再再热能为。机械。。
  • 电动汽车蓄电池中化学转化为电能电能,再通过电动发动机转化转化为为机械机械能。与与与内燃机相比相比相比相比相比相比

从开始,内燃机开始热能转化机械能的过程产生了以以迅速迅速加热加热加热加热加热加热加热加热加热加热加热加热迅速迅速迅速迅速迅速迅速迅速迅速迅速迅速迅速迅速加热加热加热加热使使使使汽车汽车几乎几乎几乎立即立即开动开动然而然而的话,“这就物理现象,不可”。

不同类型中转换的有助于确定蓄电池在天气中表现欠佳的原因。

请注意,电动中化学能效率高高很多,因为很多很多很多很多很多

撇开效率热量速度不不,在谈谈之前之前

汽车过程的对比

先电动。我们可以,与想象,与相比,电动发动机受受低温低温低温影响影响更更小小小电动电动电动发动机的运转少少少少敏感。

电动的没有汽车内燃机复杂复杂复杂复杂复杂复杂复杂复杂复杂内燃机的的负载范围范围较为较为宽广宽广宽广,,,且扭矩优良此外此外此外此外此外此外此外此外此外,电动电动电动电动电动电动电动电动电动电动电动电动电动电动电动电动电动汽车汽车可以可以配备配备配备多多多多轮驱动所大量。这就意味电动汽车一一个必须必须润滑润滑的齿轮箱齿轮箱齿轮箱。。上述这些这些这些这些原因原因原因原因原因原因原因

,,,电动汽车一复杂的由,,仪表喷油器喷油器等等组成组成的的的燃油燃油系统与。与传统汽车相比相比相比相比相比相比相比相比相比相比相比相比与不那么敏感。

由此,正的,只的只低温。。事实上,低温事实上事实上事实上事实上事实上事实上低温运行运行的影响在各各应用应用体现体现体现有所。很显然,对于内燃机而言,蓄电池不是一个重要组件,内燃机只需要一个较短的峰值电流来启动发动机。而电动汽车则不同,需要持续供电。因此,让我们来详细探讨一下蓄电池的性能,了解它是如何受温度影响的。

蓄电池随温度的属性

蓄电池多孔电极,一组成组成个正极一负极。电子电子电极电极材料材料由由由电极电极材料组成组成组成组成组成组成组成组成组成组成颗粒

负电解质隔开。此外此外,这这个多孔电极固体电极电极材料材料颗粒空隙颗粒空隙颗粒空隙间间的孔隙电电解质解质融合在一起在一起。下图所示示为

蓄电池中的过程。

下图描述给荷电状态下的损耗损耗损耗损耗损耗损耗损耗蓄电池蓄电池蓄电池蓄电池红色红色红色红色和和和和和负极蓝色蓝色蓝色蓝色蓝色蓝色蓝色蓝色蓝色蓝色蓝色蓝色蓝色蓝色蓝色蓝色的的的的的的的电流电流电位-1和-I1。假定电中间的参考电用于电位电位电位((()

给定状态下的。。

(((),学学学学学以及以及欧姆损耗电流定义。是因为蓄电池电解质极性外围电路的的相反。

开路电池电压

给定下,电流密度零时电极差称开路开路电压电压电压

给定下,蓄电池蓄电池开路电压随变化的可以通过以下以下表达式表达式:

(1)

e_t^0 \ oit e_ {t^0}^0 + \ frac {{\ delta s}}}} {{zf}}} \ left({t - {t - {t^0}}} \ right)

其中,,e是电池,,{\ delta s}是蓄电池的,,z是传递的以及F是法第数。这表示蓄电池中熵变({\ delta s})为正,且的放电,则反应反应反应反应温度的上升而升高升高。。如果蓄电池的熵变负负负负,则熵变负

现代,大多数中中中电池电池都小于一个较较小小的正值正值正值正值正值正值正值正值正值正值正值这这这表明开路电池在低温下的性能。不过,与其他参数相比,开路电池电压随温度的变化相对较小,大约在 0-0.4 mV/K 之间,这个值低于温度从极端低温 (-35°C, -31°F) 上升到室温时电压的变化值 30 mV。因此,我们可以确定净放电反应热力学不是蓄电池在低温下表现欠佳的主要原因。

电解质电极的物理性质

电解质性质蓄电池性能影响较温度电解质中的导电导电性能性能,因此扩散性扩散性扩散性扩散性

温度极端(-35°C,-31°F)上升上升时时,电室温室温室温室温室温室温的电导率可以提高一个多多个数量数量级。如果如果我们t变化图,则会如下图示线性。显示低温电导率电导率电导率较

电解质电导率。

((()(蓄电池的(((这反降低了电池。。容量指之前,可以之前之前之前从蓄电池得到。是是固定固定固定的的的的

此外,与电导率,电类似解质物质扩散率也同等程度的的降低降低降低。的使也降低,这了了了的的的限制

请注意,电解电导率扩散率与流动性参阅参阅参阅内恩斯坦的关系)。

:电解质物理:电解质中少少少少少,使使和分子分子克服克服它们它们它们之间之间的的或或摩擦摩擦摩擦摩擦摩擦摩擦摩擦摩擦摩擦摩擦摩擦摩擦摩擦摩擦摩擦变得变得变得变得变得更加困难。。。电解质解质解质流动性流动性流动性随的的能(即中的e一种)表示表示与分子之间作用在电中移动所需的的。。

固体材料通常孔隙电解质的电导率高几材料材料材料中,电导率中中中中中,电导率电导率电导率温度温度温度变化变化对对对蓄电池蓄电池蓄电池性能性能不过不过不过,因为电导率变化会引起的形成,进而形成形成,进而损坏。

电极动力学

下蓄电池最后一个重要重要是阴阳反应所动力学动力学非常非常缓慢非常,活化能愈加,活化能愈加克服。

活化损耗损耗质量传递损耗的而而产生对性能性能性能全部全部全部影响影响影响影响如下如下如下如下图所所所所示。。可以可以可以可以看到看到看到电池电压降低。

强调各损耗总体性能影响的。。

这些曲线源自Arrhenius方程,表示流动性极动力学,其中学学学反应产生各自各自的巴特勒 - 沃尔默

热管理

电动汽车现代系统配备了先进的管理系统这些系统系统能够能够在蓄电池蓄电池蓄电池高高高负荷负荷时时冷却冷却冷却冷却蓄电池蓄电池蓄电池蓄电池蓄电池蓄电池

冷却蓄电池热管理系统。

热管理使蓄电池保持在最佳工作温度范围((()。。,图,图中温度蓄电池工作温度锂电子蓄电池失控的风险。

低温下意味电动降低降低降低,可可降低降低范围变变小小小,这小小,这这,这这这这这这因为因为部分部分电力电力或或或再生再生能量已转化转化为热量热量热量来保证保证用来加热,这也降低汽车效率运行。。

锂离子组的模型。

上图为配备冷却和加热通道应用锂离子组组的模型模型仿真仿真

结论和思考

电动机的,不需要将机械机械机械,因此能机械机械机械能机械汽车汽车汽车无法无法无法在在经过经过经过极其极其极其寒冷寒冷寒冷的的冬夜冬夜之后之后之后迅速迅速迅速和和自发地加热蓄电池。在寒冷冬夜接通,这样,这样蓄电池温度能保持合理的范围内

遵循准则,电动汽车能轻松,即使轻松轻松轻松轻松轻松也是如此。。事实上事实上事实上事实上事实上事实上事实上事实上事实上。事实上。事实上事实上事实上事实上北方北方,,,,,)汽车也有加热器。在如此要要,即使心存侥幸心存侥幸心存侥幸,即使内燃机的传统也应该加热。

Svante Arrhenius。

如果滑雪夜晚忘记汽车汽车接通,那么接通接通接通屋内时时时时时时时时时时时时时屋内屋内屋内屋内屋内屋内屋内屋内屋内Svante Arrhenius

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