En ny inbyggd elbil är i utveckling, tillsammans med en elektrisk SUV. Richard Truesdell / Wikimedia Commons, CC BY-SA
Elektriska fordon - speciellt Tesla Model 3 - är dominerar den amerikanska marknaden för premium sedans, men är knappt ens på radarn i mest trafikerade bilkategori, Vilken innefattar SUVs och pickupbilar.
Den omedelbara orsaken är ekonomi, men det har också mycket att göra med fysiken. Större, tyngre, mindre aerodynamiska elektriska fordon behöver större, tyngre och dyrare batterier för att driva dem. vår forskning har tittat på energi behövs att flytta bilar och lastbilar längs vägen och har identifierat viktiga faktorer som påverkar energianvändningen.
Vi har utvecklat en applet som kan ge uppskattningar av hur mycket energi ett elfordon skulle behöva ombord för ett visst körområde. Detta låter konsumenterna bestämma hur stor en batteripaket som deras bil behöver. Appleten kan ge en jämförelse av skillnaden i energiförbrukning bland sedans, pickupbilar och SUV. Teslas modell 3 och Modell Y crossover SUV kommer att använda samma batteripack, så vår applet låter konsumenterna jämföra skillnaden i driving range mellan en sedan och SUV.
Hur fungerar elektriska fordon?
Det finns tre krafter som motstår någon ansträngning för att flytta en bil på en platt väg: vindmotstånd, friktion från vägen och tröghet. Med hjälp av specifikationerna för ett fordons konstruktion, inklusive dess vikt, dimensioner och form, kan vi beräkna den energi som behövs för att bilen ska börja och fortsätta att röra sig. Därifrån kan vi avgöra hur länge bilen kan resa med en viss hastighet och uppskatta hur långt det kan gå innan du behöver ladda batterierna.
Det faktiska intervallet av fordonet kan variera allmänt beroende på exakt körscenario, som förflyttning på en motorväg eller körning i en stad. US Environmental Protection Agency tillhandahåller en uppsättning standardiserade drivprofiler för olika förhållanden (såsom stads, motorväg eller en kombination), som var och en anger hastigheten på bilen när den färdas. EPA publicerar också a certifieringsrapport som ger många egenskaper, inklusive batteripaketets storlek och intervall för ett visst fordon. Detta ger en konsekvent uppsättning data som vi jämför olika bilar, SUV och lastbilar.
En prototyp av Rivians SUV, fortfarande under utveckling.
Sådana beräkningar är vanliga för gasdrivna fordon. Elektriska bilar har också ett ytterligare element till faktor i: regenerativ bromsning, som låter bilarna ladda sina batterier när de saktar ner.
Ett tidigt test av vårt tillvägagångssätt involverade Tesla Modell 3. Vi beräknade hur mycket energi det skulle behöva, hur mycket det kunde regenerera under en resa och hur mycket batterilagring skulle behövas ombord. Vi förutspådde att för att bilen ska uppfylla sitt lovade 310-milsintervall innan det behövs laddas, skulle det behöva lagras om 80 kilowatt-timmar i sin batteribank. Denna beräkning utbetalades senare av EPA-certifieringsrapporten.
Sedan den första framgången har vi analyserat ett brett utbud av elbilar, vilket gör att vi - och konsumenterna - kan jämföra sin energieffektivitet och energiförbrukning och tjäna oss titeln "Batteripolis. "
På till elektriska pickupbilar
Vår metod är inte bara begränsad till bilar. Vi har använt det för att analysera traktor trailers som tar bort frakt långa sträckor. Och vi börjar undersöka pickups och SUVs som de kommer på marknaden.
Lastbilar är större och ofta mindre aerodynamiskt utformade än bilar, vilket innebär att de vanligtvis möter mer vindmotstånd. Friktion och tröghet ökar för tyngre fordon. Alla som menar att en lastbil behöver mer energi att få, och stanna, flytta.
När vi väl vet hur mycket energi vi kan beräkna batteripaketets storlek eller körområde. Priset på batteripaket har sjönk avsevärt under det senaste decenniet.
Genom att studera fordonsegenskaper kan vi hjälpa till att jämföra olika elfordons batteribehov och kostnader, vilket kan hjälpa konsumenterna att utvärdera alternativ när de överväger att köpa en elbil, en framtida SUV eller en elbil. Inom appleten kan olika fordon för närvarande väljas. Förändringen i körområdet för olika genomsnittliga körhastigheter kan beräknas.
Dessutom kan ett anpassat elfordon med alla batteripaket utformas och appleten svarar på frågor om energiförbrukning, intervall och fordonets totala vikt med batteripaketet. Detta kan användas för att jämföra och förstå skillnaderna mellan fordon.
Om författaren
Venkat Viswanathan, biträdande professor i maskinteknik, Carnegie Mellon University och Shashank Sripad, Ph.D. Kandidatexamen i maskinteknik, Carnegie Mellon University
Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.
relaterade böcker
