Розробляється новий плагін-електричний вантажівка, а також електричний позашляховик. Річард Труесдель / Wikimedia Commons, CC BY-SA
Електромобілі - конкретно, Tesla Model 3 - є домінує на ринку США для преміум-седанів, але ледве навіть на радарі в найзайнятіша автомобільна категорія, Який включає в себе позашляховики та пікапи.
Безпосередня причина - економія, але вона має багато спільного і з фізикою: більшим, важчим, менш аеродинамічним електричним транспортним засобам потрібні більші, важчі та дорожчі акумулятори для живлення ними. Наші дослідження подивився на енергія, необхідна для переміщення автомобілів та вантажних автомобілів по дорозі та визначив важливі фактори, що впливають на споживання електроенергії.
Ми розробили аплет що може дати оцінку, скільки енергії потрібно буде мати електричному транспортному засобу на борту для заданого діапазону водіння. Це дозволяє споживачам визначити, наскільки велика батарея потребуватиме їх автомобіль. Аплет може забезпечити порівняння різниці в споживанні енергії серед седанів, пікапів та позашляховиків. Модель 3 і Tesla Кросовер SUV моделі Y використовуватиме той же акумулятор, тому наш аплет дозволяє споживачам порівнювати різницю в діапазоні водіння між седаном та позашляховиком.
Як працюють електромобілі?
Три сили чинять опір будь-яким зусиллям пересувати автомобіль по рівній дорозі: опір вітру, тертя з дороги та інерція. Використовуючи технічні характеристики конструкції транспортного засобу, включаючи його вагу, габарити і форму, ми можемо розрахувати енергію, необхідну для того, щоб транспортний засіб стартував і рухався. Звідти ми можемо визначити, як довго автомобіль може подорожувати з певною швидкістю, і оцінити, наскільки далеко він може пройти, перш ніж потрібно зарядити акумулятори.
Фактичний діапазон транспортного засобу може сильно відрізнятися, залежно від точного сценарію водіння, наприклад, рухаючись по шосе або їзди по місту. Агентство охорони навколишнього природного середовища США надає набір стандартизованих профілів приводу для різних умов (наприклад, місто, шосе або комбінація), кожна з яких вказує швидкість руху автомобіля під час руху. EPA також публікує а сертифікаційний звіт що забезпечує безліч характеристик, включаючи розмір акумуляторної батареї та дальність даного автомобіля. Це забезпечує послідовний набір даних, за допомогою яких ми порівнюємо різні автомобілі, позашляховики та вантажівки.
Прообраз позашляховика Rivian, ще в розробці.
Такі види розрахунків є загальними для транспортних засобів, що працюють на бензині. Електромобілі також мають додатковий елемент для: регенеративне гальмування, що дозволяє автомобілям підзаряджати акумулятори при уповільненні руху.
Ранній тест на наш підхід залучені Тесла Модель 3. Ми підрахували, скільки енергії знадобиться, скільки вона може відновити під час поїздки та скільки акумуляторної батареї потрібно мати на борту. Ми передбачили, що для того, щоб автомобіль виконав обіцяний діапазон 310 миль перед тим, як потребувати поповнення, він повинен буде зберігати приблизно 80 кіловат-години у своїй батареї. Пізніше цей розрахунок було підтверджено звіт про сертифікацію EPA.
З цього першого успіху ми проаналізували широкий спектр електромобілів, дозволивши нам - і споживачам - порівняти їх енергоефективність та споживання електроенергії, і отримали нам звання "Акумуляторна поліція».
На електричні пікапи
Наш метод не обмежується лише автомобілями. Ми використовували його для аналізу тракторних причепів що перевозять вантажі на великі відстані. І ми починаємо оглядати пікапи та позашляховики, коли вони виходять на ринок.
Вантажівки є більшими і, як правило, менш аеродинамічно розробленими, ніж автомобілі, це означає, що вони зазвичай стикаються з більшою стійкістю до вітру. Підвищення тертя та інерції для більш важких транспортних засобів. Все це означає, що вантажівка потребує більше енергії, щоб отримати та залишитися, рухаючись.
Як тільки ми дізнаємося кількість енергії, ми можемо розрахувати розмір акумуляторної батареї або дальність руху. Ціна акумуляторних батарей є значно впала за останнє десятиліття.
Вивчаючи характеристики транспортного засобу, ми можемо допомогти порівняти потреби та витрати на акумулятори різних електричних транспортних засобів, що може допомогти споживачам оцінити варіанти, коли вони розглядають питання про купівлю електромобіля, майбутнього позашляховика чи електричного пікапа. У межах аплету зараз можна вибрати різні транспортні засоби. Зміна дальності водіння для різних середніх швидкостей руху може бути обчислена.
Крім того, може бути спроектований спеціальний електричний автомобіль будь-якого розміру акумуляторної батареї, і аплет відповість на питання про споживання енергії, дальність дії та загальну вагу автомобіля разом із акумуляторною батареєю. Це можна використовувати для порівняння та розуміння відмінностей між транспортними засобами.
про автора
Венкат Вісванатан, доцент машинобудування, Університет Карнегі-Меллона та Шашанк Шріпад, к.т.н. Кандидат машинобудування, Університет Карнегі-Меллона
Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.
Суміжні книги
