匹兹堡 — Chuck Wichrowski 记得他第一次维修的汽车,当时他刚从大学毕业,对汽车一窍不通:他妻子的 1970 年款雪佛兰 Nova。
第二次?一辆 1964 年款 Studebaker Wagonaire。
“我只是应用了大学模式,也就是:你查找资料,找本书,然后就照着做,”Wichrowski 说。
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随着岁月的流逝,Wichrowski 用他的扳手修理着那些曾经驱动钢铁之城度过工业鼎盛时期的汽车。但是匹兹堡的时代已经改变,虽然他仍然经营着鲍姆大道汽车修理厂,但他的客户大多转向了外国汽车,而且越来越多地转向了混合动力汽车。
Wichrowski 曾经经营过两个加油站,他知道电动汽车比汽油驱动的汽车需要更少的维护。然而,他借调了一名技工到当地一所大学,帮助他们为普通的匹兹堡人设计电动汽车,并且他认为如果未来真的是电动汽车的天下,他的修理店可以从中获利。
而对于卡内基梅隆大学的团队来说,他们正在设计汽车,以便让居民在不燃烧一滴汽油甚至不浪费一个电子的情况下上班,电动汽车的未来就是匹兹堡。
ChargeCar 项目的设计者表示,他们不想销售昂贵的新车,而是希望创建一个套件,使像 Wichrowski 这样的当地汽车修理店能够轻松地将汽油车改装为电动汽车。
“匹兹堡有很多闲置的机械加工厂,”卡内基梅隆大学机器人学教授、ChargeCar 联合主管 Illah Nourbakhsh 说。“这里有很多商店可以做这种事。这个小镇的机械技术水平是我见过的最高的。”
电动汽车改装已经存在了几十年,无论是通过小型独立公司还是工程师在他们的车库里修修补补。但是,ChargeCar 可能是第一个彻底改造汽油车并将其重新设计为单一用途的尝试:完美的通勤。
当 Nourbakhsh 和他的同事研究匹兹堡人的驾驶方式时,他们发现大多数行程都在六英里左右。有些人沿着高速公路飞驰,而另一些人则缓慢地经过停车标志和红绿灯。有些人行驶在平坦的道路上;另一些人则爬上或滑下城市丘陵的地形。
该团队认为,电池与一种名为超级电容器的小工具相结合,并通过软件控制,可以使这些里程中的大部分以电力驱动,而且价格是匹兹堡人可以承受的。
修修补补和寻找事实
ChargeCar 的最新项目位于卡内基梅隆大学对面的一个废弃加油站。其中一辆是 2006 年的本田思域:在接下来的一个月里,该团队将把它改装成一辆短程全电动汽车。Wichrowski 的技工将提供帮助和建议,以指导如何使匹兹堡其他汽车修理厂的改装尽可能简单。
车库里的另一辆车感觉更像一架飞机。从外面看,它看起来像一辆普通的 Scion xB;然而,驾驶舱周围却布满了仪表和量表。
这辆车是一个实验。
当 Nourbakhsh 开到路上时,他指着电脑屏幕上摇晃的指针和闪烁的数字。这辆车由电池和超级电容器供电,这些仪表不断地计算数字:还剩多少电量,有多少电力在流动,电池有多热。
他在使用超级电容器和电池之间切换。他尝试在上下坡时分别使用它们。当他在红灯处减速时,他可以选择要给哪个设备充电。
在教授修修补补的过程中,该团队正在了解关于为电动汽车供电的最有效方式的重要事实。
原因与电池的工作原理有关——以及汽车制造商面临的一个主要技术挑战。
定制设计的电池?
电池擅长储存能量,但是如果它们必须快速地吸收或释放过多的能量,它们就会退化。为了解决这种退化问题,汽车制造商会在汽车中塞入更大的电池,但这会增加成本和重量。
与电池不同,超级电容器专为滥用而设计:它们可以承受巨大的充电和放电,数千次而不会退化。
Nourbakhsh 说,它们不太擅长保持电量,因此该团队决定将它们与电池配对。
匹兹堡的那些丘陵和交通信号灯?它们变成了节能器。
“当您停车时,所有电流都会被释放到电容器中,从而节省能量,以便您可以重复利用它,而不是进入电池,因为将能量放入电池会消耗电池寿命,”他说。
正如论证所说,如果一个人确切地知道某人如何驾驶,就可以为该驾驶员设计出完美尺寸的电池和超级电容器。
在www.chargecar.org上,该小组正在要求网络冲浪者分享他们驾驶汽油车通勤的信息,包括每次高速公路行驶和在星巴克停留的信息。
10,000 美元的价格标签
Nourbakhsh 和他的团队正在开发一个计算机程序,可以预测驾驶员在哪里加速、遇到交通堵塞和暂停购买甜甜圈——所有这些都是为了制造一个尺寸完美的电池系统。
随着时间的推移,这个程序甚至可以更多地了解驾驶员,在精确的时间启动电容器或电池,以便让她上班。
Nourbakhsh 说,一块普通的电池可能需要 8,000 美元,但是增加一个 1,000 美元的电容器来处理突然的充电意味着电池不需要那么大,因此组合价格可能只需要 2,000 美元。
改装的总价格?ChargeCar 的目标是 10,000 美元。
倡导组织 Plug-in America 的副总裁 Paul Scott 表示,这种系统可能是汽车储能的“神奇子弹”,因为它平衡了容量和功率。
电容器已经引起了研究人员、工程师甚至一些汽车制造商的兴趣。然而,丰田的一位发言人表示,该公司将更多精力放在其他电力技术上,因为它发现电容器太昂贵了。
Scott 批评了主要为通勤设计的电动汽车的想法。“我认识的每个人都以很多不同的方式驾驶汽车”,不仅仅是通勤,还包括去看电影或拜访朋友,他说。
机械师说这是未来
“如果为一项特定任务优化一辆汽车,它可能无法很好地完成其他任务,”他说。
Nourbakhsh 说,这辆车不一定非要在办公室耗尽最后一点电量——可以为特定的通勤设计“净空”,同时仍然高效且节省成本。
“但重点是,对于你最常做的事情——你花费最多精力的事情——让我们让它在这方面超级高效,”他在一封电子邮件中说。
卡内基梅隆大学 ChargeCar 团队的硕士生 Leland Thorpe 说,一些家庭可能会选择拥有一辆 ChargeCar,并保留一辆汽油车用于长途旅行。
该项目正在招募当地公司来赞助第一波汽车改装。Nourbakhsh 说,这将是匹兹堡独有的解决方案,因为公司会“绿色化”他们的声誉,而匹兹堡人则在汽车修理店工作。
即使电动汽车在匹兹堡流行起来,鲍姆大道汽车修理厂的经理 Wichrowski 也不担心不得不解雇技工。
“我们拥有的每辆混合动力汽车也都有传统的刹车、传统的排气装置,以及其他你需要做才能拥有普通汽车的东西,”他在顾客进出商店时说。“它们只是在汽车的某个地方增加了一层混合动力系统。”
他说,如今,一些汽车有多达十几个计算机来控制它们的系统:空调、动力转向等。
现代机械师通常有设备和技术来处理这些系统,因此电动汽车应该不会太难。
“这是所有技术人员都必须进入的领域,”他说。“如果你想修理汽车,你就必须知道如何做这件事。”
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