En ny plug-in elektrisk lastbil er under udvikling sammen med en elektrisk SUV. Richard Truesdell / Wikimedia Commons, CC BY-SA
Elektriske køretøjer - nærmere bestemt Tesla Model 3 - er dominerende på det amerikanske marked til premium sedans, men er næppe ens på radaren i travleste bilkategori, Som omfatter SUV'er pickup.
Den øjeblikkelige årsag er økonomi, men det har også meget at gøre med fysik: Større, tungere, mindre aerodynamiske elektriske køretøjer har brug for større, tungere og dyrere batterier for at få dem til strøm. Vores forskning har kigget på behov for energi at flytte biler og lastbiler langs vejen og har identificeret de vigtige faktorer, der påvirker strømforbruget.
Vi har udviklet en applet der kan give estimater af, hvor meget energi et elektrisk køretøj har brug for at medbringe ombord i en given kørebane. Dette gør det muligt for forbrugerne at bestemme, hvor stort et batteri deres bil har brug for. Appleten kan give en sammenligning af forskellen i energiforbrug blandt sedans, pickup og SUV'er. Teslas Model 3 og Model Y crossover SUV bruger den samme batteripakke, så vores applet lader forbrugere sammenligne forskellen i køreområdet mellem en sedan og SUV.
Hvordan fungerer elektriske køretøjer?
Der er tre kræfter, der modstår enhver indsats for at bevæge en bil på en flad vej: vindmodstand, friktion fra vejen og inerti. Ved hjælp af specifikationerne for et køretøjs design, inklusive dets vægt, dimensioner og form, kan vi beregne den energi, der er nødvendig for at få køretøjet til at starte og forblive i bevægelse. Derfra kan vi bestemme, hvor længe bilen kan køre med en bestemt hastighed, og estimere, hvor langt den kan gå, før den behøver at genoplade sine batterier.
Køretøjets faktiske rækkevidde kan variere vidt, afhængigt af det nøjagtige kørselsscenarie, såsom at bevæge sig på en motorvej eller køre i en by. Det amerikanske miljøbeskyttelsesagentur leverer et sæt standardiserede drevprofiler til forskellige forhold (såsom by, motorvej eller en kombination), som hver specificerer bilens hastighed, når den kører. EPA offentliggør også en certificeringsrapport der giver mange egenskaber, inklusive batteripakningens størrelse og rækkevidde for et givet køretøj. Dette giver et konsistent datasæt, som vi sammenligner forskellige biler, SUV'er og lastbiler.
En prototype af Rivians SUV, der stadig er under udvikling.
Disse slags beregninger er almindelige for gasdrevne køretøjer. Elbiler har også et ekstra element, der kan tages med i: regenerativ bremsning, der lader biler oplade deres batterier, når de bremser.
En tidlig test af vores tilgang involveret Tesla Model 3. Vi beregnet, hvor meget energi det ville have brug for, hvor meget det kunne regenereres under en tur, og hvor meget batterilagring, der skulle være om bord. Vi forudsagde, at for at bilen skulle opfylde det lovede 310-mile-interval inden den skulle oplades, ville den skulle gemme ca. 80 kilowatt-timer i sin batteribank. Denne beregning blev senere påvist af EPA-certificeringsrapporten.
Siden den første succes har vi analyseret en bred vifte af elektriske køretøjer, så vi - og forbrugere - kan sammenligne deres energieffektivitet og strømforbrug og tjene os titlen “Batteripoliti".
Videre til elektriske pickup
Vores metode er ikke kun begrænset til biler. Vi har brugt det til at analysere trailere der trækker god afstand. Og vi begynder at undersøge pickups og SUV'er, når de kommer på markedet.
Lastbiler er større og ofte mindre aerodynamisk designet end biler, hvilket betyder, at de typisk støder på mere vindmodstand. Friktion og inerti øges for tungere køretøjer. Alle disse betyder, at en lastbil har brug for mere energi for at få, og forblive, bevæge sig.
Når vi har kendt mængden af energi, kan vi beregne batteripakningens størrelse eller køreområdet. Prisen på batteripakker har faldt markant i løbet af det sidste årti.
Ved at studere køretøjets egenskaber kan vi hjælpe med at sammenligne forskellige elektriske køretøjers batteribehov og omkostninger, hvilket kan hjælpe forbrugerne med at evaluere muligheder, når de overvejer at købe en elbil, en fremtidig SUV eller en elektrisk pickup. I appleten kan forskellige køretøjer i øjeblikket vælges. Ændringen i køreområdet for forskellige gennemsnitlige kørehastigheder kan beregnes.
Derudover kan et brugerdefineret elektrisk køretøj med enhver batteripakningsstørrelse designes, og appletten besvarer spørgsmål om energiforbrug, rækkevidde og den samlede vægt af køretøjet med batteripakken. Dette kan bruges til at sammenligne og forstå forskellene mellem køretøjer.
Om forfatteren
Venkat Viswanathan, lektor i maskinteknik, Carnegie Mellon University og Shashank Sripad, Ph.D. Kandidat i maskinteknik, Carnegie Mellon University
Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.
Relaterede bøger
