کامیون جدید برق پلاگین در حال توسعه است، همراه با یک SUV الکتریکی. ریچارد تروسدل / ویکیمدیا رایانه, CC BY-SA
وسایل نقلیه الکتریکی - به ویژه Tesla Model 3 - هستند حاکم بر بازار آمریکا برای سدان های حق بیمه، اما تقریبا حتی در رادار در شلوغ ترین بخش خودروکه شامل suv ها و کامیون های وانت.
علت فوری، اقتصاد است، اما فیزیک نیز بسیار مفید است: وسایل نقلیه بزرگتر، سنگین تر، کمتر آیرودینامیکی، باتری های سنگین تر، سنگین تر و با گران تر را در اختیار دارند. تحقیقات ما نگاهی به انرژی مورد نیاز برای جابجایی وسایل نقلیه و کامیون در جاده ها و شناسایی عوامل مهمی که بر مصرف برق اثر می گذارد.
ما یک توسعه داده ایم اپلت که می تواند برآورد کند که چه مقدار انرژی یک وسیله نقلیه الکتریکی نیاز به حمل در هیئت مدیره برای یک محدوده رانندگی داده شود. این به مشتریان اجازه می دهد تا تعیین کنند که چه مقدار باتری نیاز دارند. این اپلت می تواند مقایسه میزان مصرف انرژی بین خودروهای سدان، کامیون های وانت و SUV را در اختیار شما قرار دهد. تسلا مدل 3 و مدل Y Crossover SUV از همان باطری استفاده می کند، بنابراین اپلت ما به مشتریان اجازه می دهد تا تفاوت در رانندگی بین سدان و SUV را مقایسه کنند.
چگونه وسایل الکتریکی کار می کنند؟
سه نیروی مقاومت در برابر هر گونه تلاش برای حرکت یک ماشین در یک جاده صاف: مقاومت در برابر باد، اصطکاک از جاده و inertia. با استفاده از مشخصات طراحی وسیله نقلیه، از جمله وزن، ابعاد و شکل آن، ما می توانیم انرژی مورد نیاز برای شروع وسیله نقلیه را در نظر بگیریم و در حال حرکت باشیم. از آنجا، ما می توانیم تعیین کنیم که چه مدت می تواند ماشین را با سرعت خاصی سفر کند و برآورد می کند که چقدر می تواند پیش از نیاز به شارژ کردن باتری های آن، حرکت کند.
محدوده واقعی وسیله نقلیه می تواند به طور گسترده ای متفاوت باشد، بسته به سناریو دقیق رانندگی، مانند حرکت در بزرگراه یا رانندگی در یک شهر. آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده مجموعه ای از پروفایل های درایو استاندارد را برای شرایط مختلف فراهم می کند (مانند شهری، بزرگراه یا ترکیبی)، که هر کدام از آن ها سرعت ماشین را مشخص می کند. EPA همچنین منتشر می کند گزارش صدور گواهینامه که ویژگی های بسیاری از جمله اندازه بسته باتری و محدوده یک وسیله نقلیه را فراهم می کند. این فراهم می کند مجموعه ای از داده های سازگار با که ما مقایسه اتومبیل های مختلف، SUV ها و کامیون ها.
نمونه اولیه SUV Rivian هنوز در حال توسعه است.
این نوع محاسبات برای خودروهای گازسوز رایج است. اتومبیل های الکتریکی نیز دارای یک عنصر اضافی برای عامل هستند: ترمز احیا کننده، که باعث می شود اتومبیل ها هنگام شارژ کردن باتری خود را شارژ کنند.
یک آزمایش اولیه از رویکرد ما درگیر تسلا مدل 3. ما محاسبه کردیم که چه مقدار انرژی نیاز داریم، چقدر می تواند در طول سفر تجدید کند و چه مقدار ذخیره سازی باتری باید بر روی آن قرار گیرد. ما پیش بینی کردیم که برای انجام وظیفه 310 محدوده وعده داده شده خود را قبل از نیاز به شارژ مجدد، باید در مورد ذخیره کیلووات ساعت 80 در بانک باتری آن است. این محاسبه بعدها توسط گزارش صدور گواهینامه EPA.
از آنجایی که اولین موفقیت، طیف گسترده ای از وسایل الکتریکی را تحلیل کردیم، به ما و مصرف کنندگان اجازه می دادیم تا کارایی انرژی و مصرف انرژی خود را مقایسه کنیم و عنوان "پلیس باتلاقی"
بر روی کامیون های وانت الکتریکی
روش ما فقط به اتومبیل محدود نمی شود. ما از آن برای تجزیه و تحلیل تری تراکتور استفاده کرده ایم که فاصله حملات را حمل می کند. و ما شروع به بررسی می کنیم وانت و SUV ها به بازار عرضه می شوند.
کامیونها بزرگتر هستند و اغلب کمتر از آئرودینامیکی طراحی شدهاند از اتومبیلها، به این معنی که آنها معمولا با مقاومت بیشتری در برابر باد مواجه میشوند. اصطکاک و انسجام برای خودروهای سنگین افزایش می یابد. همه آنها به این معنی است که کامیون به انرژی بیشتری نیاز دارد تا حرکت کند و بماند.
هنگامی که ما مقدار انرژی را می دانیم، می توانیم اندازه بسته باتری یا محدوده رانندگی را محاسبه کنیم. قیمت بسته های باتری است کاهش چشمگیری داشته است در طول دهه گذشته
با مطالعه ویژگی های خودرو، ما می توانیم به مقایسه نیازهای و هزینه های مختلف باتری وسایل نقلیه الکتریکی کمک کنیم، که می تواند به مشتریان در انتخاب وسایل الکتریکی، آینده ای SUV و یا کامیون های الکتریکی کمک کند. در داخل اپلت، وسایل نقلیه مختلف در حال حاضر می تواند انتخاب شود. تغییر در محدوده رانندگی برای میانگین سرعت های مختلف رانندگی را می توان محاسبه کرد.
علاوه بر این، یک خودرو الکتریکی سفارشی با هر نوع اندازه بسته باتری می تواند طراحی شود و اپلت در مورد مصرف انرژی، محدوده و وزن کل وسیله نقلیه با بسته باطری پاسخ خواهد داد. این می تواند برای مقایسه و درک تفاوت بین وسایل نقلیه استفاده شود.
درباره نویسنده
Venkat Viswanathan، استادیار مهندسی مکانیک، دانشگاه کارنگی ملون و Shashank Sripad، Ph.D. دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک دانشگاه کارنگی ملون
این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.
کتاب های مرتبط
