Fejlesztés alatt áll egy új plug-in elektromos teherautó, valamint egy elektromos SUV. Richard Truesdell / Wikimedia Commons, CC BY-SA
Az elektromos járművek - nevezetesen a Tesla Model 3 - azok uralja az amerikai piacot prémium szedánokhoz, de alig vannak a radaron a legforgalmasabb autóipari kategória, Amely magában foglalja SUV és a kisteherautók.
A közvetlen ok a gazdaságosság, de nagyon sok köze van a fizikához: A nagyobb, nehezebb, kevésbé aerodinamikus járművekhez nagyobb, nehezebb és drágább akkumulátorokra van szükségük. Kutatásunk megnézte a energia szükséges az autók és teherautók mozgatására az út mentén, és meghatározta azokat a fontos tényezőket, amelyek befolyásolják az energiafelhasználást.
Kidolgoztunk egy applet amely becsléseket adhat arra vonatkozóan, hogy egy elektromos járműnek mekkora energiát kellene elviselnie a fedélzeten egy adott vezetési tartományban. Ez lehetővé teszi a fogyasztók számára, hogy meghatározzák, mekkora akkumulátorra lesz szüksége autójukhoz. Az applet összehasonlíthatja a szedánok, kisteherautók és terepjárók energiafogyasztásának különbségeit. Tesla 3 és a Az Y modell crossover SUV ugyanazt az akkumulátort fogja használni, így kisalkalmazásunk segítségével a fogyasztók összehasonlíthatják a szedán és a SUV közötti távolságot.
Hogyan működnek az elektromos járművek?
Három erő ellenáll minden olyan erőfeszítésnek, amely egy autó sík úton történő mozgatására irányul: szélállóság, az út súrlódása és a tehetetlenség. A jármű konstrukciójának - ideértve a súlyát, a méreteit és az alakját - specifikációi alapján kiszámolhatjuk az energiafogyasztást, amely a jármű indításához és mozgásának tartásához szükséges. Innentől meghatározhatjuk, mennyi ideig tud az autó haladni egy bizonyos sebességgel, és megbecsülhetjük, mennyi ideig lehet elmenni, mielőtt újratöltnünk kellene az akkumulátorokat.
A jármű tényleges hatótávolsága nagyban változhat, a pontos vezetési forgatókönyvetől függően, például autópályán haladva vagy városban vezetve. Az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége szabványosított hajtási profilokat biztosít különféle körülmények között (például városi, autópálya vagy kombináció), amelyek mindegyike meghatározza az autó sebességét, ahogy halad. Az EPA közzéteszi a tanúsítási jelentés amely számos tulajdonságot nyújt, beleértve az akkumulátor méretét és az adott jármű tartományát. Ez következetes adatkészletet biztosít, amellyel összehasonlíthatjuk a különböző autókat, terepjárókat és teherautókat.
A riviánus SUV prototípusa, még fejlesztés alatt áll.
Az ilyen típusú számítások általánosak a gázüzemű járműveknél. Az elektromos autóknak további tényezőt kell figyelembe venniük: regeneratív fékezés, amely lehetővé teszi, hogy az autók lassuláskor újratöltse az akkumulátorokat.
Korai tesztje a mi megközelítésünk részt vett a Tesla Model 3. Kiszámítottuk, mennyi energiára lenne szüksége, mennyi regenerálódhat egy út során, és mennyi akkumulátor-tárolónak kellene lennie a fedélzeten. Azt jósolták, hogy ahhoz, hogy az autó teljesítse az ígért 310 mérföld távolságot, mielőtt újratöltenie kellene, kb. 80 kilowattóra az akkumulátorban. Ezt a számítást később megerősítette az EPA tanúsítási jelentése.
Az első siker óta az elektromos járművek széles skáláját elemeztük, lehetővé téve számunkra - és a fogyasztók számára - az energiahatékonyság és az energiafogyasztás összehasonlítását, és a következő címet kapva:Akkumulátor rendőrség. "
Az elektromos kisteherautókra
Módszerünk nem csupán az autókra korlátozódik. A traktor-pótkocsik elemzésére használtuk az áruszállítás nagy távolságra. És megkezdjük a vizsgálatot kisteherautók és terepjárók, amikor megjelennek a piacon.
A teherautók nagyobbok és gyakran kevésbé aerodinamikailag tervezettek, mint a személygépkocsik, ami azt jelenti, hogy általában nagyobb szélállóságukkal kell szembenézniük. Súrlódás és tehetetlenség növekszik a nehezebb járműveknél. Mindez azt jelenti, hogy a teherautónak több energiára van szüksége ahhoz, hogy mozogjon, és ott maradjon.
Miután megismertük az energiamennyiséget, kiszámolhatjuk az akkumulátor méretét vagy a távolságot. Az akkumulátorok ára jelentősen csökkent az elmúlt évtizedben.
A járműjellemzők tanulmányozásával segíthetjük összehasonlítani a különféle elektromos járművek akkumulátorainak és költségeinek összehasonlítását, ami segíthet a fogyasztóknak a lehetőségek felmérésében, amikor elektromos autót, jövőbeli SUV-t vagy elektromos kisteherautót vásárolnak. Az kisalkalmazáson belül jelenleg különböző járművek választhatók ki. Kiszámolható a különféle átlagsebességeknél a távolság változása.
Ezenkívül bármilyen méretű akkumulátorral felszerelt egyedi elektromos járművet megtervezhetünk, és az applet megválaszolja az akkumulátorral ellátott jármű energiafogyasztásával, távolságával és a jármű teljes súlyával kapcsolatos kérdéseket. Ez felhasználható a járművek közötti különbségek összehasonlítására és megértésére.
A szerzőről
Venkat Viswanathan, gépészmérnöki asszisztens, Carnegie Mellon University és Shashank Sripad, Ph.D. Gépészmérnök, Carnegie Mellon University
Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.
Kapcsolódó könyvek
