Opracowywana jest nowa ciężarówka elektryczna z wtyczką wraz z elektrycznym SUV-em. Richard Truesdell / Wikimedia Commons, CC BY-SA
Pojazdy elektryczne - w szczególności Tesla Model 3 - są dominuje na rynku amerykańskim dla sedanów premium, ale ledwo są nawet na radarze w najbardziej ruchliwa kategoria motoryzacyjna, Która obejmuje SUV i pickupy.
Bezpośrednim powodem jest ekonomia, ale ma to również wiele wspólnego z fizyką: większe, cięższe, mniej aerodynamiczne pojazdy elektryczne potrzebują do zasilania większych, cięższych i droższych akumulatorów. Nasze badania spojrzał na potrzebna energia do przemieszczania samochodów i ciężarówek po drodze i zidentyfikował ważne czynniki wpływające na zużycie energii.
Opracowaliśmy aplet które mogą zapewnić oszacowanie ilości energii, jaką pojazd elektryczny musiałby mieć na pokładzie w danym zakresie jazdy. Dzięki temu konsumenci mogą określić, jak duży akumulator będzie potrzebował ich samochód. Aplet umożliwia porównanie różnicy w zużyciu energii wśród sedanów, pickupów i SUV-ów. Model 3 Tesli i Crossover SUV model Y będzie korzystał z tego samego akumulatora, więc nasz aplet pozwala klientom porównać różnicę w zasięgu między sedanem a SUV-em.
Jak działają pojazdy elektryczne?
Istnieją trzy siły opierające się wszelkim próbom poruszania się samochodem po płaskiej drodze: opór wiatru, tarcie z drogi i bezwładność. Korzystając ze specyfikacji projektu pojazdu, w tym jego masy, wymiarów i kształtu, możemy obliczyć energię potrzebną do uruchomienia pojazdu i pozostania w ruchu. Stamtąd możemy określić, jak długo samochód może jechać z określoną prędkością, i oszacować, jak daleko może się posunąć, zanim konieczne będzie naładowanie akumulatorów.
Rzeczywisty zasięg pojazdu może się znacznie różnić w zależności od konkretnego scenariusza jazdy, takiego jak poruszanie się po autostradzie lub jazda po mieście. Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska zapewnia zestaw standardowych profili napędu dla różnych warunków (takich jak miejskie, autostrady lub kombinacja), z których każdy określa prędkość poruszającego się samochodu. EPA publikuje również raport certyfikacyjny który zapewnia wiele cech, w tym rozmiar akumulatora i zasięg danego pojazdu. Zapewnia to spójny zestaw danych, z którymi porównujemy różne samochody, SUV-y i ciężarówki.
Prototyp SUV Rivian, wciąż w fazie rozwoju.
Tego rodzaju obliczenia są wspólne dla pojazdów napędzanych gazem. Samochody elektryczne mają również dodatkowy element do uwzględnienia: hamowanie regeneracyjne, co pozwala samochodom ładować akumulatory podczas zwalniania.
Wczesny test nasze podejście zaangażowany Model Tesla 3. Obliczyliśmy, ile energii będzie potrzebować, ile energii może się zregenerować podczas podróży i ile miejsca na baterie musiałoby znajdować się na pokładzie. Przewidywaliśmy, że aby samochód mógł osiągnąć obiecany zasięg 310 mil przed koniecznością doładowania, musiałby przechowywać około 80 kilowatogodzin w swoim banku baterii. Obliczenia te zostały później potwierdzone przez raport certyfikacyjny EPA.
Od pierwszego sukcesu przeanalizowaliśmy szeroką gamę pojazdów elektrycznych, co pozwoliło nam - i konsumentom - porównać ich efektywność energetyczną i zużycie energii oraz zyskać tytuł „Policja baterii".
Do elektrycznych pick-upów
Nasza metoda nie ogranicza się tylko do samochodów. Wykorzystaliśmy go do analizy przyczep-ciągników które przewożą ładunki na duże odległości. I zaczynamy badać pickupy i SUV-y na rynku.
Ciężarówki są większe i często mniej zaprojektowane aerodynamicznie niż samochody, co oznacza, że zwykle napotykają większy opór wiatru. Wzrost tarcia i bezwładności w przypadku cięższych pojazdów. Wszystko to oznacza, że ciężarówka potrzebuje więcej energii, aby się poruszać i pozostać w ruchu.
Gdy znamy ilość energii, możemy obliczyć rozmiar akumulatora lub zasięg jazdy. Cena akumulatorów ma znacznie spadł przez ostatnią dekadę.
Badając charakterystykę pojazdu, możemy pomóc w porównaniu potrzeb i kosztów akumulatorów różnych pojazdów elektrycznych, co może pomóc konsumentom w ocenie opcji rozważania zakupu samochodu elektrycznego, przyszłego SUV-a lub elektrycznej pickupa. W aplecie można obecnie wybierać różne pojazdy. Można obliczyć zmianę zakresu jazdy dla różnych średnich prędkości jazdy.
Ponadto można zaprojektować niestandardowy pojazd elektryczny z dowolnym pakietem akumulatorów, a aplet odpowie na pytania dotyczące zużycia energii, zasięgu i całkowitej masy pojazdu z zestawem akumulatorów. Można to wykorzystać do porównania i zrozumienia różnic między pojazdami.
O autorze
Venkat Viswanathan, adiunkt inżynierii mechanicznej, Carnegie Mellon University i Shashank Sripad, Ph.D. Kandydat w dziedzinie inżynierii mechanicznej, Carnegie Mellon University
Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.
Powiązane książki
