Un nuovo camion elettrico plug-in è in fase di sviluppo, insieme a un SUV elettrico. Richard Truesdell / Wikimedia Commons, CC BY-SA
I veicoli elettrici - in particolare, il modello Tesla 3 - sono dominando il mercato statunitense per berline premium, ma a malapena si trovano sul radar del categoria automobilistica più occupata, Che comprende SUV e camioncini.
La ragione immediata è l'economia, ma ha molto a che fare anche con la fisica: i veicoli elettrici più grandi, pesanti e meno aerodinamici necessitano di batterie più grandi, più pesanti e più costose per alimentarli. La nostra ricerca ha guardato il energia necessaria per spostare auto e camion lungo la strada e ha identificato i fattori importanti che influenzano l'utilizzo di energia.
Abbiamo sviluppato un applet in grado di fornire una stima della quantità di energia che un veicolo elettrico avrebbe bisogno di portare a bordo per un determinato campo di guida. Ciò consente ai consumatori di determinare la quantità di batteria necessaria per la propria auto. L'applet può fornire un confronto delle differenze nel consumo di energia tra berline, camioncini e SUV. Modello di Tesla 3 e il Il crossover SUV modello Y utilizzerà lo stesso pacco batteria, quindi la nostra applet consente ai consumatori di confrontare la differenza nel campo di guida tra una berlina e un SUV.
Come funzionano i veicoli elettrici?
Ci sono tre forze che resistono a qualsiasi sforzo per spostare un'auto su una strada piana: resistenza al vento, attrito dalla strada e inerzia. Utilizzando le specifiche del design di un veicolo, inclusi il suo peso, le sue dimensioni e la sua forma, possiamo calcolare l'energia necessaria per far partire il veicolo e rimanere in movimento. Da lì, possiamo determinare per quanto tempo l'auto può viaggiare ad una certa velocità e stimare quanto lontano può andare prima di dover ricaricare le sue batterie.
La portata effettiva del veicolo può variare notevolmente, a seconda dello scenario di guida esatto, come lo spostamento su un'autostrada o la guida in città. L'Agenzia per la protezione ambientale degli Stati Uniti fornisce una serie di profili di guida standardizzati per condizioni diverse (come urbano, autostrada o una combinazione), ognuno dei quali specifica la velocità della macchina mentre viaggia. L'EPA pubblica anche a rapporto di certificazione che fornisce molte caratteristiche, tra cui la dimensione e il raggio di carica della batteria di un determinato veicolo. Questo fornisce un insieme coerente di dati con cui confrontiamo auto diverse, SUV e camion.
Un prototipo di SUV di Rivian, ancora in fase di sviluppo.
Questi tipi di calcoli sono comuni per i veicoli a gas. Le auto elettriche hanno anche un ulteriore elemento da considerare: frenatura rigenerativa, che consente alle auto di ricaricare le batterie quando rallentano.
Un primo test di il nostro approccio coinvolto il Tesla Model 3. Abbiamo calcolato quanta energia avrebbe avuto bisogno, quanto avrebbe potuto rigenerarsi durante un viaggio e quanta batteria avrebbe dovuto essere a bordo. Abbiamo previsto che per far sì che l'auto realizzasse la sua promessa gamma 310-mile prima di dover ricaricare, avrebbe dovuto 80 kilowattora nella sua batteria. Questo calcolo è stato successivamente confermato da il rapporto di certificazione EPA.
Da quel primo successo, abbiamo analizzato una vasta gamma di veicoli elettrici, consentendo a noi e ai consumatori di confrontare la loro efficienza energetica e il consumo energetico, e di guadagnarci il titolo "Battery Police. "
Sui camioncini elettrici
Il nostro metodo non è solo limitato alle auto. L'abbiamo usato per analizzare i rimorchi dei trattori che trasportano merci su lunghe distanze. E stiamo iniziando a esaminare pickup e SUV quando arrivano sul mercato.
I camion sono più grandi e, spesso, progettati meno aerodinamicamente rispetto alle auto, il che significa che di solito incontrano più resistenza al vento. L'attrito e l'inerzia aumentano per i veicoli più pesanti. Tutti questi significano che un camion ha bisogno di più energia per ottenere e rimanere in movimento.
Una volta che conosciamo la quantità di energia, possiamo calcolare la dimensione del pacco batteria o il campo pratica. Il prezzo dei pacchi batteria è diminuito in modo significativo nell'ultimo decennio.
Studiando le caratteristiche del veicolo, possiamo aiutare a confrontare i bisogni e i costi della batteria di diversi veicoli elettrici, che possono aiutare i consumatori a valutare le opzioni quando stanno pensando di acquistare un'auto elettrica, un futuro SUV o un pick-up elettrico. All'interno dell'applet sono attualmente disponibili diversi veicoli. La variazione del campo di guida per diverse velocità di guida medie può essere calcolata.
Inoltre, è possibile progettare un veicolo elettrico personalizzato con qualsiasi tipo di batteria e l'applet risponderà alle domande sul consumo di energia, sulla portata e sul peso totale del veicolo con il pacco batteria. Questo può essere usato per confrontare e capire le differenze tra i veicoli.
Circa l'autore
Venkat Viswanathan, ricercatore di ingegneria meccanica, Carnegie Mellon University e Shashank Sripad, Ph.D. Candidato in ingegneria meccanica, Carnegie Mellon University
Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.
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