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工程7(2021)136新闻亮点电动汽车市场加速发展克里斯·帕尔默高级技术作家2020年10月,中国宣布计划到2035年停止生产和销售非混合动力汽车[1]。最近,美国加利福尼亚州(到2035年)[2]、印度(到2030年)[3]和欧盟许多国家(不同日期)[3]也宣布了禁止销售所有新的天然气动力汽车的提议。为了遏制气候变化,这些限制似乎可能会提振电动汽车(EV)的前景,电动汽车越来越被视为天然气动力汽车最可行的替代品。然而,更广泛地采用电动汽车的一个主要障碍是所谓的里程焦虑,即担心汽车现在,更大的电池,更高效的传动系统以及一些新车型的其他进步正在使电动汽车的范围与天然气动力的竞争对手更加一致。此外,现在开始试行的无线充电技术也可能使消费者更容易考虑购买电动汽车。现在消费者可以选择的三种主要的低排放汽车是电池驱动的电动汽车、氢燃料电池汽车和插电式混合动力汽车。几家大型制造商最近已经放弃了氢燃料电池汽车的缓慢发展市场,由于难以降低成本和建立广泛的加油站网络,该市场已经落后。插电式混合动力车的销售,主要作为电池供电的电动汽车,但有燃气发动机备份,要么接管电池耗尽时,或充电电池,也未能起飞,可能是由于消费者之间的误解,他们的利益[5]。这些挑战表明,电动汽车将主导一个不断加速的低排放汽车市场,至少在短期内是这样[4]。‘‘A lot of car companies in the last couple of years have been try-ing to decide if they need to make this huge investment to changeto electric cars, or if they can delay it and wait for some miracle tosave ‘‘What the European Union, and now California and China,are telling them is, ‘It is not going to disappear, it is happening,and it is not going to be a 10% or 15% shift but a major change inyour在政府帮助说服制造商做出这一转变的同时,消费者也需要被说服。EV已经几十年来,它仍然只占道路上车辆的一小部分-截至2019年仅占市场的3%[6]。然而,这一比例可能会迅速增加,几家大型汽车制造商目前正计划大幅增加其电动汽车产品组合,包括通用汽车公司,该公司最近宣布计划到2025年推出30款新的电动汽车车型。虽然价格和对充电和范围的担忧仍然是许多潜在买家的障碍,但随着制造商和电力供应商之间的合作扩大了充电站的数量,并使它们具有互操作性,能够为任何电动汽车充电,充电已经成为一个问题。但即使在充电方面有所改善,对续航里程的担忧仍然是对买家的一个重大阻碍 。 世 界 上 最 ‘‘The market remains limited by the challenges ofrecharg- ing and anxiety about range,” said Scott Samuelsen,professor emeritus of mechanical and aerospace engineering andfounding director of the Advanced Power and Energy Program atthe Univer- sity of California,为了消除对续航里程的焦虑,少数制造商正在开发续航里程为800公里或更长的电动汽车。Lucid Motors(Newark,CA,USA)最近宣布将于2021年春季开始生产其Air车型,该车型一次充电将行驶800公里(图1)。 1)[11]。增加的与此同时,梅赛德斯正在开发一款名为Vision EQXX的新车型,续航里程为1200公里,这也主要是由于效率的提高。然而,这些远程电动汽车的成本可能仍然是许多潜在买家的威慑因素,Lucid Air的基本价格约为7万美元,包括政府激励措施。塔尔说,这种改进的范围将在多大程度上推动市场仍有待观察,特别是考虑到对美国驾驶习惯的研究表明,98%的汽油动力汽车可以被目前的电动汽车取代,并且仍然可以让人们每天去他们需要去的地方。‘‘Range anxiety is only important for the consumer who has notyet really considered an EV-it is kind ofhttps://doi.org/10.1016/j.eng.2020.12.0092095-8099/©2021 THE CONDITOR.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版。这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)。可在ScienceDirect上获得目录列表工程杂志首页:www.elsevier.com/locate/engC. 帕尔默工程7(2021)136137···Fig. 1. Lucid Motor Air车型的电池图片来源:Lucid Motors(公有领域)。“坏男人,“Tal说。他补充说,你需要在车里坐10个小时不停地开1200公里 尽管如此,他说,在市场上拥有远程电动汽车可能会有所帮助通过电磁感应为汽车无线充电的能力也可以减少电动汽车驾驶员的里程焦虑电磁感应涉及两个电磁线圈,通常由铜制成,其中有振荡电流通过它们。为了给车辆无线充电,一个线圈充当发射器,嵌入车下的充电板中。第二个线圈安装在汽车的底盘上 当电流通过发射器线圈时,它会产生一个磁场,将能量传递到接收器线圈,然后为汽车的电池充电(图2)。 2)的情况。发明于100多年前[15],感应技术目前用于各种消费设备的无线充电,如智能手机,电动牙刷和其他电子产品。WiTricity(美国马萨诸塞州沃特敦)的首席技术官莫里斯?凯斯勒(Morris Kesler)表示,过去15年的重大创新使电动汽车的无线充电变得实用。WiTricity‘‘Now that the market is这是这项技术被部署的一个拉力,”Kesler说。WiTricity目前提供的无线系统充电功率为11千瓦,足以提供30英里小时(~48.28公里小时),相当于一个典型的插入式充电器,并与中国汽车制造商达成协议,将其系统纳入选定的车型[16]。“无线充电是另一种提高采用率的方法,用户不必担心改变他们对车辆的行为,”Kesler说。他们不用每次都想着给车插上电源,在家里就可以把它取出来--充电是自动进行的。2020年10月,总部位于美国的国际汽车工程师协会(SAE)(全球总部)图二.在无线充电中,电流通过电磁感应,通过放置在汽车下方的发射器垫,到达安装在汽车底盘上的接收垫。图片来源:WiTricity(公有领域)。位于美国宾夕法尼亚州匹兹堡附近的沃伦代尔),为全球工程专业人士制定标准,帮助将技术推向市场。其新的SAE J2954无线充电标准旨在在最佳条件下实现高达94%的电网到车辆效率,能够在250 mm的气隙内充电高达11 kW,并在不同车辆之间实现互操作性[17]。除了家庭之外,WiTricity和其他无线充电器制造商正在为车辆经常在中间时间内保持静止的地方开发系统,包括停车场,路边停车位,出租车站和公交车场。例如,在挪威奥斯陆,Momentum Dynamics(美国宾夕法尼亚州马尔文)将为捷豹I-Pace出租车配备感应充电板,以便车辆在排队等候乘客时可以无线充电;该技术每15分钟增加80公里的里程,车辆在嵌入路面的感应线圈上空转[18]。Kesler说,自动驾驶汽车也将受益于无线充电。“你真的需要为自动驾驶汽车无线充电,因为周围没有人可以插上电源。”在未来,将发射器线圈嵌入道路中,为行驶中的汽车充电--这一概念被称为动态充电--可能会彻底改变驾驶电动汽车的体验,让驾驶员再也不用担心充电问题。它还可以允许制造商制造使用更小电池的汽车,两车辆成本和重量。为了预测这一未来,WiTricity在2019年初收购了总部位于圣地亚哥的高通公司在法国的一条测试跑道上,车辆行驶速度为96 km h-1[19]。尽管有潜在的前景,但塔尔和萨缪尔森一致认为,经济因素,包括建造必要的基础设施的成本和电池价格的下降,可能会阻止个人车辆广泛使用动态充电然而,Tal说,这项着眼于这样的公共交通市场,以色列公司ElectReon(以色列Neurim)正在特拉维夫的一段公交线路上建造一个动态充电系统,以及一条连接埃拉特市和拉蒙国际机场的18公里的穿梭路线。2020年5月,瑞典邀请该公司为波罗的海哥得兰岛的机场班车路线建立一个无线引用[1] Tabeta S.中国计划到2035年逐步淘汰传统燃气汽车。东京:日经亚洲; 2020年10月27日[引用2020年11月1日]。可查阅:https://asia.nikkei.com/Business/Automobiles/China-plans-to-phase-out-conventional-gas-burning-cars-by-2035。[2] 放大图片作者:J. 加州计划在15年内禁止销售新的汽油动力汽车。纽约:纽约时报;2020 年 9 月 23 日 [ 引 用 2020年 11 月 1 日 ] 。 可 查 阅 :https://www.nytimes.com/2020/09/23/climate/california-ban-gas-cars.html。[3] Burch I,Gilchrist J.《逐步淘汰内燃机车辆的全球活动调查》。次报告. 圣罗莎:气候中心; 2020年。[4] 帕尔默角氢动力的重点从汽车转向重型车辆。工程2020;6(12):1333[5] Voelcker J.插电式混合动力车的问题:消费者根本不了解它们。El Segundo:绿色 汽 车 报 告 ; 2016 年 8 月 8 日 [ 引 用 2020 年 11 月 1 日 ] 。 可 从 :https://www.greencarreports.com/news/1105426_plug-in-混合问题买家不理解他们在所有。[6] 全球电动汽车展望2020 [互联网]。巴黎:国际能源署; 2020年6月[引用2020年9月6日]。可从:https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2020获取。[7] Boudette NE.通用汽车加速其电动汽车的野心[互联网]。纽约:纽约时报; 2020年11 月 19 日 [ 引 用 2020 年 11 月 30 日 ] 。 可 从 以 下 网 址 获 得 :https://www.nytimes.com/2020/11/19/business/gm-electric-vehicles.html[8] Weiss P. Charger合作推动全球电动汽车扩张。工程2019;5(6):991[9] 沙汉Z 特斯 拉 Model 3的销 量几 乎是 2019年全 球第 二大 电动 汽车 销量 的三 倍ElCerrito:Clean Technica; 2020年1月21日[引用C. 帕尔默工程7(2021)1361382020 年 11 月 1 日 ] 。 可 从 https://cleantechnica.com/2020/01/21/tesla-model-3-sales-were-almost-triple-the-2-electric-vehicles-global-sales-in-2019/获取。[10] Reynolds J. 2020年3月前25款最畅销的乘用车[互联网]。达拉斯沃斯堡:CarProUSA;2020年4月15日[引用2020年11月1日]。可从:https://www.carprousa.com/Top-25-Best-Selling-Passenger-Cars-2020年3月/a/1332。[11] Voelcker J. Lucid Air EV单次充电可行驶500英里Piscataway:IEEE Spectrum; 2020年 8 月 11 日 [ 引 用 于 2020 年 11 月 1 日 ] 。 可 从 : https://spectrum.ieee.org/cars-that-think/transportation/先进的汽车/透明空气ev-500英里的一次充电。[12] 兰伯特F.美国环保署公布的新特斯拉Model 3细节:~80 kWh电池组,258 hp,等等。Fremont:Electrek; 2017年8月7日[引用于2020年12月2日]。可从:https://electrek.co/2017/08/07/tesla-model-3-new-details-透露。[13] 兰 伯 特F.Mercedes-Benz 推 出 Fremont: Electrek; 2020 Oct 8 [cited 2020Nov 1].可从以下网址获得:https://electrek.co/2020/10/08/mercedes-benz-efficiency-electric-car-longest-range/。[14] Needell Z,McNerney J,Chang MT,Trancik JE. 在美国,个人车辆旅行的广泛电气化的潜力。Nat Energy2016;1:16112.[15] 米利亚湖无线充电解释:它是什么,它是如何工作的?[互联网]。Fragrance:Computer World; 2018年3月28日[引用于2020年11月18日]。可从:https://www.computerworld.com/article/3235176/wireless-收费解释是什么和如何做它的工作。[16] 凯 恩 ·M 中 国 将 推 出 基 于 WiTricity 技 术 的 电 动 汽 车 无 线 充 电 标 准 迈 阿 密 :INSIDEEVs; 2020 年 5 月 9 日 [ 引 用 2020 年 11 月 1 日 ] 。 可 从 以 下 网 站 获 得 :https://insideevs.com/news/420700/china-ev-wireless-charging-standard-witricity-tech。[17] 布兰科·S SAE泽西市:福布斯; 2020年10月28日[引用2020年11月1日]。可从:https://www.forbes.com/sites/sebastianblanco/2020/10/28/saes-new-electric-vehicle-wireless-charging-standard-makes-evs-even-cheer-to-love/?sh=789078726941。[18] 乌尔里希湖无线充电技术让电动汽车保持移动[互联网]。Piscataway:IEEESpectrum; 2020年8月27日[引用于2020年11月1日]。可从:https://www.example.com charging-tech-to-keep-evs-on-the-go获得。spectrum.ieee.org/cars-that-think/transportation/advanced-cars/wireless-[19] Condliffe J.建设电气化道路的案例。剑桥:麻省理工学院技术评论; 2017年5月18日[引用2020年11月1日]。可从:https:www.technologyreview.com/2017/05/18/151622/the-case-for-building-roads-that-can-charge-electric-cars-on-the-go/.[20] 克劳斯角电动道路可能是通往无人驾驶未来的道路。纽约:纽约时报; 2019年10月7日[引用2020年11月1日]。可查阅:https:www.nytimes.com/2019/10/07/business/energy-environment/electric-roads-cars-israel-sweden.html。
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