'N Nuwe elektriese vragmotor is in ontwikkeling, saam met 'n elektriese motorswa. Richard Truesdell / Wikimedia Commons, CC BY-SA
Elektriese voertuie - spesifiek die Tesla Model 3 - is oorheers die Amerikaanse mark vir premium sedans, maar is skaars selfs op die radar in die besigste motor kategorie, wat insluit SUV en bakkies.
Die onmiddellike rede is ekonomie, maar dit het ook baie te doen met fisika: Groter, swaarder, minder aerodinamiese elektriese voertuie benodig groter, swaarder, duurder batterye om hulle te dryf. ons navorsing het gekyk na die energie benodig om motors en vragmotors langs die pad te skuif, en het die belangrike faktore wat kragverbruik beïnvloed, geïdentifiseer.
Ons het 'n applet wat kan voorsien van hoeveel energie 'n elektriese voertuig nodig het om aan boord te gaan vir 'n gegewe bestuursreeks. Dit laat verbruikers bepaal hoe groot 'n battery pak hul motor sal benodig. Die applet kan 'n vergelyking van die verskil in energieverbruik tussen sedans, bakkies en SUV's bied. Tesla se Model 3 en die Model Y crossover SUV sal dieselfde batterypak gebruik, sodat ons applet die verbruikers kan vergelyk met die verskil in ryafstand tussen 'n sedan en SUV.
Hoe werk elektriese voertuie?
Daar is drie kragte wat teen enige poging om 'n motor op 'n plat pad te beweeg, weerstand bied: windweerstand, wrywing van die pad en traagheid. Deur die spesifikasies van 'n voertuig se ontwerp, insluitende die gewig, dimensies en vorm, te gebruik, kan ons die nodige energie bereken om die voertuig te laat begin en bly beweeg. Daarvandaan kan ons bepaal hoe lank die motor teen 'n sekere spoed kan reis, en skat hoe ver dit kan gaan voordat die batterye herlaai moet word.
Die werklike omvang van die voertuig kan wyd wissel, afhangende van die presiese bestuurs scenario, soos om op 'n snelweg of ry in 'n stad te beweeg. Die US Environmental Protection Agency bied 'n stel gestandaardiseerde ryprofiele vir verskillende toestande (soos stedelike, snelweg of 'n kombinasie), wat elkeen die spoed van die motor spesifiseer wanneer dit reis. Die EPA publiseer ook 'n sertifiseringsverslag Dit bied baie eienskappe, insluitende die batteryverpakkingsgrootte en die omvang van 'n gegewe voertuig. Dit bied 'n konsekwente stel data waarmee ons verskillende motors, SUV's en vragmotors vergelyk.
'N Prototipe van Rivian se SUV, nog steeds onder ontwikkeling.
Sulke berekenings is algemeen vir gas aangedrewe voertuie. Elektriese motors het ook 'n addisionele element om in te skakel: regeneratiewe rem, wat motors toelaat om hul batterye te herlaai wanneer hulle vertraag.
'N Vroeë toets van ons benadering betrokke die Tesla Model 3. Ons het bereken hoeveel energie dit benodig, hoeveel dit op 'n reis kon regenereer en hoeveel batteryopslag nodig sou wees om aan boord te wees. Ons het voorspel dat die motor sy beloofde 310-myl-reeks moet volmaak voordat dit herlaai moet word. 80 kilowatt-ure in sy batterybank. Die berekening is later deur die EPA sertifiseringsverslag.
Sedert die eerste sukses het ons 'n wye verskeidenheid elektriese voertuie ontleed, waardeur ons - en verbruikers - hul energie-doeltreffendheid en kragverbruik kan vergelyk en ons die titel "Battery Polisie. "
Op elektriese bakkies
Ons metode is nie net beperk tot motors nie. Ons het dit gebruik om trekker sleepwaens te analiseer Dit haal vrag lang afstande. En ons begin om te ondersoek bakkies en SUV's soos hulle op die mark kom.
Vragmotors is groter en dikwels minder aerodinamies ontwerp as motors, wat beteken dat hulle gewoonlik meer windweerstand ervaar. Wrywing en traagheid verhoog vir swaarder voertuie. Al wat beteken dat 'n vragmotor meer energie benodig om te kry, en bly, beweeg.
Sodra ons die hoeveelheid energie ken, kan ons die batteryverpakkingsgrootte of ryreeks bereken. Die prys van battery packs het aansienlik gedaal oor die afgelope dekade.
Deur voertuigkarakteristieke te bestudeer, kan ons help om die behoeftes en koste van verskillende elektriese voertuie te vergelyk. Dit kan verbruikers help om opsies te evalueer wanneer hulle dit oorweeg om 'n elektriese motor, 'n toekomstige SUV of 'n elektriese bakkie te koop. Binne die applet kan verskillende voertuie gekies word. Die verandering in ryreeks vir verskillende gemiddelde ryspoed kan bereken word.
Daarbenewens kan 'n persoonlike elektriese voertuig met enige batteryverpakking ontwerp word en die applet sal vrae beantwoord oor die energieverbruik, die omvang en die totale gewig van die voertuig met die battery. Dit kan gebruik word om die verskille tussen voertuie te vergelyk en te verstaan.
Oor Die Skrywer
Venkat Viswanathan, Assistent Professor in Meganiese Ingenieurswese, Carnegie Mellon Universiteit en Shashank Sripad, Ph.D. Kandidaat in Meganiese Ingenieurswese, Carnegie Mellon Universiteit
Hierdie artikel is gepubliseer vanaf Die gesprek onder 'n Creative Commons lisensie. Lees die oorspronklike artikel.
verwante Boeke
