Uusi plug-in-sähköauto on kehitteillä yhdessä sähköisen maastoauton kanssa. Richard Truesdell / Wikimedia Commons, CC BY-SA
Sähköautot - erityisesti Tesla Model 3 - ovat hallitsevat Yhdysvaltojen markkinoita premium-sedaaneille, mutta ovat tuskin edes tutkalla vilkkain autokategoria, Johon sisältyy SUV ja lava-autot.
Välitön syy on taloustiede, mutta sillä on paljon tekemistä myös fysiikan kanssa: Suuret, raskaammat, vähemmän aerodynaamiset sähköajoneuvot tarvitsevat isompia, raskaampia ja kalliimpia akkuja niiden käyttämiseksi. Tutkimuksemme on katsellut energiaa tarvitaan liikuttaa autoja ja kuorma-autoja tien varrella, ja on tunnistanut tärkeät tekijät, jotka vaikuttavat sähkön käyttöön.
Olemme kehittäneet applet joka voi antaa arvioita kuinka paljon energiaa sähköajoneuvo tarvitsee kuljettaakseen aluksella tietyllä ajomatkalla. Tämän avulla kuluttajat voivat päättää, kuinka suurta akkua auto tarvitsee. Sovelma voi tarjota vertailun sedaanien, pakettiautojen ja maastoautojen energiankulutuksen eroista. Teslan malli 3 ja Y-mallin Y-maastoauto käyttää samaa akkua, joten appletti antaa kuluttajille mahdollisuuden vertailla sedaanin ja maastoauton ajoalueiden eroa.
Kuinka sähköautot toimivat?
On kolme voimaa, jotka vastustavat pyrkimyksiä siirtää autoa tasaisella tiellä: tuulen vastus, kitka tieltä ja hitaus. Ajoneuvon suunnittelun eritelmien, mukaan lukien sen paino, mitat ja muoto, avulla voidaan laskea tarvittava energia ajoneuvon käynnistämiseksi ja liikkumisen jatkamiseksi. Sieltä voimme määrittää, kuinka kauan auto voi kulkea tietyllä nopeudella, ja arvioida, kuinka pitkälle se voi mennä ennen kuin on tarpeen ladata akkuja.
Ajoneuvon todellinen etäisyys voi vaihdella suuresti, riippuen tarkalta ajo-tilanteesta, kuten liikkuminen valtatiellä tai ajaminen kaupungissa. Yhdysvaltain ympäristönsuojeluvirasto tarjoaa sarjan standardoituja käyttöprofiileja eri olosuhteisiin (kuten kaupunki, moottoritie tai yhdistelmä), joista kukin määrittelee auton nopeuden ajon aikana. EPA julkaisee myös varmennusraportti joka tarjoaa monia ominaisuuksia, mukaan lukien akun koko ja tietyn ajoneuvon alue. Tämä tarjoaa johdonmukaisen tietosarjan, jota verrataan eri autoihin, maastoautoihin ja kuorma-autoihin.
Prototyyppi Rivian maastoautosta, vielä kehitteillä.
Tällaiset laskelmat ovat yleisiä kaasukäyttöisille ajoneuvoille. Sähköautoilla on myös lisätekijä, joka otetaan huomioon: regeneratiivinen jarrutus, jonka avulla autot voivat ladata akkuja hidastuessaan.
Varhainen testi lähestymistapanamme mukana Tesla malli 3. Laskimme kuinka paljon energiaa se tarvitsisi, kuinka paljon se voisi regeneroitua matkan aikana ja kuinka paljon akkuvarastoa tarvitsisi olla aluksella. Ennustimme, että auton täyttää luvattu 310-mailin etäisyys ennen kuin se tarvitsee uudelleenlatausta, 80 kilowattituntia sen akkukäytössä. Tämän laskelman vahvisti myöhemmin EPA-varmennusraportti.
Ensimmäisen menestyksen jälkeen olemme analysoineet laajan valikoiman sähköajoneuvoja, joiden avulla voimme - ja kuluttajien - vertailla energiatehokkuuttaan ja energiankulutustaan ja ansaita meille otsikon “Akkupoliisi"
Sähköisillä noukinkuljetusautoilla
Menetelmämme ei rajoitu vain autoihin. Olemme käyttäneet sitä traktoreiden analysointiin että kuljetus rahtia pitkiä matkoja. Ja alamme tutkia nouto- ja maastoautot, kun ne tulevat markkinoille.
Kuorma-autot ovat isompia ja usein vähemmän aerodynaamisesti suunniteltuja kuin autot, mikä tarkoittaa, että niillä on tyypillisesti enemmän tuulenkestävyyttä. Kitka ja hitaus lisääntyvät raskaammissa ajoneuvoissa. Kaikki nämä tarkoittavat, että kuorma-auto tarvitsee enemmän energiaa liikkuakseen ja pysyäkseen siinä.
Kun tiedämme energian määrän, voimme laskea akun koon tai ajomatkan. Akkujen hinta on laski merkittävästi Viimeisen vuosikymmenen aikana.
Tutkimalla ajoneuvojen ominaisuuksia, voimme auttaa vertaamaan eri sähköajoneuvojen akkutarpeita ja -kustannuksia, mikä voi auttaa kuluttajia arvioimaan vaihtoehtoja, kun he harkitsevat sähköauton, tulevan maastoauton tai sähköisen pick-upin ostamista. Appletista voidaan tällä hetkellä valita erilaisia ajoneuvoja. Ajoalueen muutos eri keskimääräisillä ajonopeuksilla voidaan laskea.
Lisäksi voidaan suunnitella räätälöity sähköauto, jolla on mikä tahansa akkukoko, ja sovelma vastaa kysymyksiin, jotka koskevat akkua käyttävän ajoneuvon energiankulutusta, etäisyyttä ja kokonaispainoa. Tätä voidaan käyttää vertailemaan ja ymmärtämään ajoneuvojen eroja.
Author
Koneenrakennuksen apulaisprofessori Venkat Viswanathan, Carnegie Mellon University ja Shashank Sripad, Ph.D. Konetekniikan ehdokas Carnegie Mellon University
Tämä artikkeli julkaistaan uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.
Liittyvät kirjat
