Een nieuwe plug-in elektrische truck is in ontwikkeling, samen met een elektrische SUV. Richard Truesdell / Wikimedia Commons, CC BY-SA
Elektrische voertuigen - met name de Tesla Model 3 - zijn domineert de Amerikaanse markt voor premium sedans, maar zijn nauwelijks even op de radar in de drukste automobielcategorie, Waaronder SUVs en pick-up trucks.
De directe reden is economie, maar het heeft ook veel met fysica te maken: grotere, zwaardere, minder aërodynamische elektrische voertuigen hebben grotere, zwaardere, duurdere batterijen nodig om ze van stroom te voorzien. ons onderzoek heeft gekeken naar de energie nodig om auto's en vrachtwagens langs de weg te verplaatsen, en heeft de belangrijke factoren geïdentificeerd die van invloed zijn op het stroomverbruik.
We hebben een applet die schattingen kan geven van hoeveel energie een elektrisch voertuig aan boord moet hebben voor een bepaald rijbereik. Hiermee kunnen consumenten bepalen hoe groot het batterijpakket van hun auto moet zijn. De applet kan een verschil in energieverbruik tussen sedans, pick-up trucks en SUV's weergeven. Tesla's Model 3 en de Model Y-crossover SUV gebruikt hetzelfde accupack, dus onze applet laat consumenten het verschil in rijbereik tussen een sedan en SUV vergelijken.
Hoe werken elektrische voertuigen?
Er zijn drie krachten die weerstand bieden aan elke poging om een auto op een vlakke weg te verplaatsen: windweerstand, wrijving van de weg en traagheid. Aan de hand van de specificaties van het ontwerp van een voertuig, inclusief het gewicht, de afmetingen en de vorm, kunnen we de energie berekenen die nodig is om het voertuig te starten en in beweging te houden. Van daaruit kunnen we bepalen hoe lang de auto met een bepaalde snelheid kan rijden en schatten hoe ver hij kan gaan voordat hij zijn batterijen moet opladen.
Het werkelijke bereik van het voertuig kan sterk variëren, afhankelijk van het exacte stuurscenario, zoals rijden op een snelweg of rijden in een stad. Het Amerikaanse Environmental Protection Agency biedt een reeks gestandaardiseerde drive-profielen voor verschillende omstandigheden (zoals stedelijk, snelweg of een combinatie), die elk de snelheid van de auto aangeven tijdens het rijden. De EPA publiceert ook een certificatierapport die veel kenmerken biedt, inclusief de grootte en het bereik van het batterijpakket van een bepaald voertuig. Dit biedt een consistente set gegevens waarmee we verschillende auto's, SUV's en vrachtwagens met elkaar vergelijken.
Een prototype van Rivian's SUV, nog in ontwikkeling.
Dit soort berekeningen zijn gebruikelijk voor voertuigen op gas. Elektrische auto's hebben ook een extra element om mee te bepalen: regeneratief remmen, waarmee auto's hun batterijen kunnen opladen tijdens het vertragen.
Een vroege test van onze aanpak betrokken de Tesla Model 3. We berekenden hoeveel energie het nodig zou hebben, hoeveel het zou kunnen regenereren tijdens een reis en hoeveel batterijopslag aan boord zou moeten zijn. We voorspelden dat het voor de auto om het beloofde 310-mijlbereik te vervullen voordat het moet worden opgeladen, het ongeveer 80 kilowattuur in zijn accubank. Die berekening werd later bevestigd door het EPA-certificatierapport.
Sinds dat eerste succes hebben we een breed scala aan elektrische voertuigen geanalyseerd, waardoor we - en consumenten - hun energie-efficiëntie en energieverbruik konden vergelijken en ons de titel konden verdienen "Batterij politie. '
Op naar elektrische pick-up trucks
Onze methode beperkt zich niet alleen tot auto's. We hebben het gebruikt om tractortrailers te analyseren die lange afstanden vervoeren. En we beginnen te onderzoeken pickups en SUV's als ze op de markt komen.
Trucks zijn groter en vaak minder aerodynamisch ontworpen dan auto's, wat betekent dat ze meestal meer windbestendigheid tegenkomen. Wrijving en traagheid toenemen voor zwaardere voertuigen. Dit betekent allemaal dat een vrachtwagen meer energie nodig heeft om te krijgen en te blijven bewegen.
Zodra we de hoeveelheid energie kennen, kunnen we de grootte van de batterij of het bereik berekenen. De prijs van accu's is aanzienlijk gedaald in het afgelopen decennium.
Door de kenmerken van het voertuig te bestuderen, kunnen we helpen de batterijbehoeften en -kosten van verschillende elektrische voertuigen te vergelijken. Dit kan consumenten helpen bij het evalueren van opties wanneer ze overwegen een elektrische auto, een toekomstige SUV of een elektrische pick-up te kopen. Binnen de applet kunnen momenteel verschillende voertuigen worden geselecteerd. De verandering in rijbereik voor verschillende gemiddelde rijsnelheden kan worden berekend.
gerelateerde inhoud
Daarnaast kan een aangepast elektrisch voertuig met elk formaat accu worden ontworpen en beantwoordt de applet vragen over energieverbruik, bereik en het totale gewicht van het voertuig met het accupack. Dit kan worden gebruikt om de verschillen tussen voertuigen te vergelijken en te begrijpen.
Over de auteur
Venkat Viswanathan, universitair docent Werktuigbouwkunde, Carnegie Mellon University en Shashank Sripad, Ph.D. Kandidaat in Werktuigbouwkunde, Carnegie Mellon University
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.
Verwante Boeken
