In der Entwicklung befindet sich ein neuer Plug-in-Elektrofahrzeug sowie ein Elektro-SUV. Richard Truesdell / Wikimedia Commons, CC BY-SA
Elektrofahrzeuge - speziell das Tesla Model 3 - sind dominiert den US-Markt Für Premium-Limousinen stehen die aber kaum auf dem Radar in der verkehrsreichste Automobilkategorie, Die umfasst SUVs funktioniert Pick-ups.
Der unmittelbare Grund ist die Wirtschaftlichkeit, hat aber auch viel mit der Physik zu tun: Größere, schwerere und weniger aerodynamische Elektrofahrzeuge benötigen größere, schwerere und teurere Batterien, um sie anzutreiben. Unsere Forschung hat sich das angesehen Energie benötigt Autos und Lastwagen entlang der Straße zu bewegen, und hat die wichtigen Faktoren ermittelt, die den Stromverbrauch beeinflussen.
Wir haben eine entwickelt Applet Auf diese Weise kann abgeschätzt werden, wie viel Energie ein Elektrofahrzeug für eine bestimmte Reichweite benötigen muss. Auf diese Weise können die Verbraucher feststellen, wie groß ein Batteriepack sein Auto benötigen wird. Das Applet bietet einen Vergleich der unterschiedlichen Energieverbräuche von Limousinen, Pickup-Trucks und SUVs. Teslas Modell 3 und der Das Crossover-SUV des Modells Y verwendet denselben AkkuMit diesem Applet können Verbraucher den Unterschied zwischen der Limousine und dem SUV vergleichen.
Wie funktionieren Elektrofahrzeuge?
Es gibt drei Kräfte, die jeder Anstrengung widerstehen, ein Auto auf einer flachen Straße zu bewegen: Windwiderstand, Reibung auf der Straße und Trägheit. Anhand der Spezifikationen des Fahrzeugdesigns, einschließlich Gewicht, Abmessungen und Form, können wir die Energie berechnen, die erforderlich ist, um das Fahrzeug zum Starten zu bewegen und in Bewegung zu bleiben. Von dort aus können wir bestimmen, wie lange das Auto mit einer bestimmten Geschwindigkeit fahren kann, und abschätzen, wie weit es gehen kann, bevor die Batterien aufgeladen werden müssen.
Die tatsächliche Reichweite des Fahrzeugs kann stark variieren, abhängig vom genauen Fahrszenario, z. B. Fahren auf einer Autobahn oder Fahren in einer Stadt. Die US-amerikanische Umweltschutzbehörde stellt eine Reihe standardisierter Fahrprofile für verschiedene Bedingungen bereit (wie Stadt, Autobahn oder eine Kombination), von denen jedes die Geschwindigkeit des Fahrzeugs während der Fahrt angibt. Die EPA veröffentlicht auch a Zertifizierungsbericht Dies bietet viele Eigenschaften, einschließlich der Größe und Reichweite eines bestimmten Fahrzeugs. Dies liefert einen konsistenten Datensatz, mit dem wir verschiedene Autos, SUVs und LKWs vergleichen.
Ein Prototyp des SUV von Rivian, der sich noch in der Entwicklung befindet.
Solche Berechnungen sind für gasbetriebene Fahrzeuge üblich. Elektroautos haben auch ein zusätzliches Element, um Folgendes zu berücksichtigen: regeneratives Bremsen, wodurch Autos ihre Batterien aufladen können, wenn sie langsamer werden.
Ein früher Test von unser Vorgehen beteiligt die Tesla-Modell 3. Wir haben berechnet, wie viel Energie sie benötigen würde, wie viel Energie sie während einer Fahrt regenerieren könnten und wie viel Batteriespeicher an Bord sein müsste. Wir haben vorausgesagt, dass das Auto etwa seine Vorräte auffüllen muss, um die versprochene 310-Meile-Reichweite zu erreichen, bevor es aufgeladen werden muss 80 Kilowattstunden in der Batteriebank. Diese Rechnung wurde später von bestätigt der EPA-Zertifizierungsbericht.
Seit diesem ersten Erfolg haben wir eine breite Palette von Elektrofahrzeugen analysiert, die es uns - und den Verbrauchern - ermöglichen, ihre Energieeffizienz und ihren Stromverbrauch zu vergleichen und uns den Titel „Batteriepolizei"
Auf elektrische Pickups
Unsere Methode beschränkt sich nicht nur auf Autos. Wir haben es zur Analyse von Sattelzugmaschinen verwendet dass Fracht lange Strecken transportieren. Und wir beginnen zu prüfen Pickups und SUVs, wenn sie auf den Markt kommen.
Lastkraftwagen sind größer und oft weniger aerodynamisch konstruiert als Autos, was bedeutet, dass sie normalerweise mehr Windwiderstand haben. Reibung und Trägheit nehmen bei schwereren Fahrzeugen zu. All dies bedeutet, dass ein LKW mehr Energie benötigt, um sich bewegen zu können und zu bleiben.
Sobald wir die Energiemenge kennen, können wir die Größe des Akkupacks oder die Reichweite berechnen. Der Preis von Akkus hat deutlich gesunken über das letzte Jahrzehnt.
Indem wir die Fahrzeugmerkmale untersuchen, können wir dabei helfen, die Batteriebedürfnisse und -kosten verschiedener Elektrofahrzeuge zu vergleichen, was den Verbrauchern helfen kann, Optionen zu prüfen, wenn sie ein Elektroauto, ein zukünftiges SUV oder einen elektrischen Kleinlastwagen in Betracht ziehen. Innerhalb des Applets können derzeit verschiedene Fahrzeuge ausgewählt werden. Die Änderung des Fahrbereichs für verschiedene durchschnittliche Fahrgeschwindigkeiten kann berechnet werden.
Darüber hinaus kann ein kundenspezifisches Elektrofahrzeug mit jeder Batteriepackungsgröße entworfen werden, und das Applet beantwortet Fragen zum Energieverbrauch, zur Reichweite und zum Gesamtgewicht des Fahrzeugs mit dem Batteriepack. Dies kann verwendet werden, um die Unterschiede zwischen Fahrzeugen zu vergleichen und zu verstehen.
Über den Autor
Venkat Viswanathan, Assistenzprofessor für Maschinenbau, Carnegie Mellon University und Shashank Sripad, Ph.D. Kandidat im Maschinenbau, Carnegie Mellon University
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