Новый подключаемый электрический грузовик находится в разработке, наряду с электрическим внедорожником. Ричард Трусделл / Wikimedia Commons, CC BY-SA
Электрические транспортные средства, в частности, модель Tesla 3, являются доминирует на рынке США для премиальных седанов, но едва даже на радаре в самая занятая автомобильная категория, Который включает в себя внедорожники и пикапы.
Непосредственной причиной является экономика, но она также имеет непосредственное отношение к физике: более крупные, тяжелые, менее аэродинамические электромобили нуждаются в более крупных, более тяжелых и более дорогих батареях для их питания. Наше исследование посмотрел на нужна энергия для перемещения легковых и грузовых автомобилей вдоль дороги, и выявил важные факторы, которые влияют на использование энергии.
Мы разработали апплет это может дать оценку того, сколько энергии электрическое транспортное средство должно было бы нести на борту для данного диапазона движения. Это позволяет потребителям определить, насколько большой аккумулятор будет нужен их автомобилю. Апплет может обеспечить сравнение разницы в потреблении энергии среди седанов, пикапов и внедорожников. Модель Теслы 3 и Модель Y кроссовер внедорожник будет использовать тот же аккумуляторТаким образом, наш апплет позволяет потребителям сравнить разницу в пробеге между седаном и внедорожником.
Как работают электромобили?
Есть три силы, противостоящие любым усилиям по перемещению автомобиля по ровной дороге: сопротивление ветра, трение с дороги и инерция. Используя технические характеристики конструкции транспортного средства, включая его вес, размеры и форму, мы можем рассчитать энергию, необходимую для запуска и продолжения движения автомобиля. Оттуда мы можем определить, как долго автомобиль может двигаться с определенной скоростью, и оценить, как далеко он может пройти, прежде чем перезаряжать свои батареи.
Фактическая дальность движения транспортного средства может широко варьироваться в зависимости от точного сценария вождения, такого как движение по шоссе или вождение в городе. Агентство по охране окружающей среды США предоставляет набор стандартизированных профилей привода для различных условий (такие как городской, шоссе или сочетание), каждый из которых указывает скорость автомобиля при движении. EPA также публикует отчет о сертификации это обеспечивает множество характеристик, в том числе размер аккумуляторной батареи и дальность полета данного автомобиля. Это обеспечивает согласованный набор данных, с которым мы сравниваем различные автомобили, внедорожники и грузовики.
Прототип внедорожника Rivian, находящийся в стадии разработки.
Такого рода расчеты являются общими для газовых транспортных средств. У электромобилей также есть дополнительный элемент для учета: рекуперативное торможение, что позволяет автомобилям заряжать свои батареи при замедлении.
Раннее испытание нашем подходе участие Модель Tesla 3, Мы подсчитали, сколько энергии ему понадобится, сколько он сможет регенерировать за поездку и сколько батареи потребуется на борту. Мы предсказали, что для того, чтобы автомобиль выполнил обещанный диапазон 310-миль, прежде чем его нужно будет перезаряжать, он должен хранить около 80 киловатт-часы в своем аккумуляторе, Этот расчет был позже подтвержден отчет о сертификации EPA.
После этого первого успеха мы проанализировали широкий спектр электромобилей, что позволило нам - и потребителям - сравнить их энергоэффективность и энергопотребление, и мы получили звание «Батарея Полиция".
На электрических пикапах
Наш метод не ограничивается только автомобилями. Мы использовали его для анализа прицепов которые перевозят грузы на большие расстояния, И мы начинаем изучать пикапы и внедорожники, когда они выходят на рынок.
Грузовые автомобили больше по размеру и зачастую имеют меньшую аэродинамическую конструкцию, чем легковые автомобили, что означает, что они обычно сталкиваются с большим сопротивлением ветру. Трение и инерция увеличиваются для более тяжелых транспортных средств. Все это означает, что грузовик нуждается в большем количестве энергии, чтобы двигаться и оставаться в движении.
Как только мы узнаем количество энергии, мы можем рассчитать размер батарейного блока или дальность движения. Цена батарейных блоков имеет значительно снизился за прошедшие десять дней.
Изучая характеристики транспортного средства, мы можем помочь сравнить потребности и затраты аккумуляторных батарей различных электромобилей, что может помочь потребителям оценить варианты, когда они рассматривают возможность покупки электромобиля, будущего внедорожника или электрического пикапа. В апплете, в настоящее время могут быть выбраны различные транспортные средства. Изменение диапазона движения для разных средних скоростей может быть рассчитано.
Кроме того, можно разработать специальный электромобиль с аккумулятором любого размера, и апплет ответит на вопросы о потреблении энергии, диапазоне и общей массе автомобиля с аккумулятором. Это может быть использовано для сравнения и понимания различий между транспортными средствами.
Об авторе
Венкат Вишванатан, доцент кафедры машиностроения, Университет Карнеги-Меллона и Шашанк Шрипад, доктор философии Кандидат технических наук, Университет Карнеги-Меллона
Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.
Книги по этой теме
