รถบรรทุกไฟฟ้าแบบปลั๊กใหม่กำลังอยู่ในระหว่างการพัฒนาพร้อมกับ SUV ไฟฟ้า Richard Truesdell / วิกิมีเดียคอมมอนส์, CC BY-SA
รถยนต์ไฟฟ้า - โดยเฉพาะ Tesla รุ่น 3 - คือ มีอำนาจเหนือตลาดสหรัฐอเมริกา สำหรับรถซีดานระดับพรีเมี่ยม แต่แทบจะไม่มีแม้แต่ในเรดาร์ใน ประเภทยานยนต์ที่คึกคักที่สุดซึ่งรวมถึง ออฟโรด และ รถปิกอัพ.
เหตุผลในทันทีคือเศรษฐศาสตร์ แต่ก็มีหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับฟิสิกส์เช่นกัน: ยานพาหนะไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่หนักกว่าและหนักกว่าอากาศพลศาสตร์ต้องใช้แบตเตอรี่ที่ใหญ่กว่าหนักกว่าและแพงกว่า การวิจัยของเรา ได้ดูที่ พลังงานที่จำเป็น ในการเคลื่อนย้ายรถยนต์และรถบรรทุกไปตามถนนและได้ระบุปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อการใช้พลังงาน
เราได้พัฒนา แอปเพล็ ที่สามารถประมาณการพลังงานที่ยานพาหนะไฟฟ้าต้องใช้ในการขับขี่เป็นระยะ ๆ วิธีนี้ช่วยให้ผู้บริโภคสามารถกำหนดขนาดของแบตเตอรี่รถยนต์ที่ต้องการได้ แอปเพล็ตสามารถให้การเปรียบเทียบความแตกต่างในการใช้พลังงานระหว่างรถเก๋งรถกระบะและ SUV เทสลารุ่น 3 และ SUV รุ่น Y แบบไขว้จะใช้แบตเตอรี่ก้อนเดียวกันดังนั้นแอปเพล็ตของเราช่วยให้ผู้บริโภคเปรียบเทียบความแตกต่างในช่วงการขับขี่ระหว่างซีดานและ SUV
ยานพาหนะไฟฟ้าทำงานอย่างไร
มีสามกองกำลังต่อต้านความพยายามที่จะย้ายรถบนถนนแบน: ความต้านทานลมแรงเสียดทานจากถนนและความเฉื่อย การใช้ข้อมูลจำเพาะของการออกแบบยานพาหนะรวมถึงน้ำหนักขนาดและรูปร่างเราสามารถคำนวณพลังงานที่จำเป็นในการเริ่มต้นและเคลื่อนที่ต่อไป จากนั้นเราสามารถกำหนดระยะเวลาที่รถสามารถเดินทางด้วยความเร็วที่กำหนดและประเมินว่ามันจะไปได้ไกลแค่ไหนก่อนที่จะต้องชาร์จแบตเตอรี่ใหม่
ช่วงที่แท้จริงของยานพาหนะอาจแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับสถานการณ์การขับขี่ที่แน่นอนเช่นการเคลื่อนที่บนทางหลวงหรือการขับรถในเมือง สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมของสหรัฐอเมริกาจัดทำชุดโปรไฟล์ไดรฟ์ที่ได้มาตรฐานสำหรับเงื่อนไขต่างๆ (เช่นเมืองทางหลวงหรือการรวมกัน) ซึ่งแต่ละอันจะระบุความเร็วของรถในขณะเดินทาง EPA ยังเผยแพร่ รายงานการรับรอง ที่มีคุณสมบัติมากมายรวมถึงขนาดและช่วงของยานพาหนะที่กำหนด นี่เป็นชุดข้อมูลที่สอดคล้องกันซึ่งเราทำการเปรียบเทียบรถยนต์ SUV และรถบรรทุกที่แตกต่างกัน
ต้นแบบของ SUV ของ Rivian ยังอยู่ระหว่างการพัฒนา
การคำนวณประเภทเหล่านี้เป็นเรื่องปกติสำหรับยานพาหนะที่ใช้พลังงานจากก๊าซ รถยนต์ไฟฟ้ายังมีองค์ประกอบเพิ่มเติมที่จะรวมอยู่ใน: เบรคกลับคืนซึ่งจะช่วยให้รถยนต์ชาร์จแบตเตอรี่ได้เมื่อชะลอความเร็วลง
การทดสอบเบื้องต้นของ แนวทางของเรา เกี่ยวข้องกับ Tesla รุ่น 3. เราคำนวณว่าต้องใช้พลังงานเท่าใดสามารถสร้างใหม่ได้ตลอดการเดินทางและต้องมีที่เก็บแบตเตอรี่เท่าไร เราคาดการณ์ว่าสำหรับรถยนต์ที่จะเติมเต็มช่วง 310 ไมล์ที่สัญญาไว้ก่อนที่จะต้องชาร์จใหม่มันจะต้องเก็บเกี่ยวกับ 80 กิโลวัตต์ - ชั่วโมงในแบตเตอรี่ธนาคาร. การคำนวณนั้นเกิดขึ้นในภายหลัง รายงานการรับรอง EPA.
ตั้งแต่ความสำเร็จครั้งแรกเราได้วิเคราะห์ยานพาหนะไฟฟ้าที่หลากหลายช่วยให้เรา - และผู้บริโภค - เปรียบเทียบประสิทธิภาพการใช้พลังงานและการใช้พลังงานของพวกเขาและได้รับชื่อเรา "แบตเตอรี่ตำรวจ".
ไปยังรถกระบะไฟฟ้า
วิธีการของเราไม่ได้ จำกัด อยู่แค่รถยนต์ เราใช้มันเพื่อวิเคราะห์รถพ่วงรถแทรกเตอร์ การขนส่งสินค้าทางไกล. และเราเริ่มตรวจสอบ รถปิคอัพและรถ SUV เมื่อพวกเขาเข้าสู่ตลาด.
รถบรรทุกมีขนาดใหญ่กว่าและได้รับการออกแบบตามหลักอากาศพลศาสตร์น้อยกว่ารถยนต์หมายความว่าโดยทั่วไปแล้วพวกเขาจะต้องเจอกับแรงต้านของลม แรงเสียดทานและความเฉื่อยเพิ่มขึ้นสำหรับรถที่หนักขึ้น สิ่งเหล่านี้หมายถึงรถบรรทุกต้องการพลังงานมากขึ้นในการรับและพักการเคลื่อนที่
เมื่อเราทราบปริมาณพลังงานแล้วเราสามารถคำนวณขนาดของแบตเตอรี่หรือช่วงการขับขี่ได้ ราคาของแบตเตอรี่มี ลดลงอย่างมาก ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา.
จากการศึกษาลักษณะของยานพาหนะเราสามารถช่วยเปรียบเทียบความต้องการแบตเตอรี่และค่าใช้จ่ายของยานพาหนะไฟฟ้าที่แตกต่างกันซึ่งสามารถช่วยให้ผู้บริโภคประเมินทางเลือกต่างๆ ภายในแอปเพล็ตสามารถเลือกยานพาหนะต่าง ๆ ได้ในขณะนี้ สามารถคำนวณการเปลี่ยนช่วงการขับขี่สำหรับความเร็วการขับขี่โดยเฉลี่ยที่แตกต่างกันได้
นอกจากนี้ยานพาหนะไฟฟ้าแบบกำหนดเองที่มีขนาดของชุดแบตเตอรี่สามารถออกแบบได้และแอปเพล็ตจะตอบคำถามเกี่ยวกับการใช้พลังงานช่วงและน้ำหนักรวมของยานพาหนะด้วยแบตเตอรี่ สิ่งนี้สามารถใช้เพื่อเปรียบเทียบและเข้าใจความแตกต่างระหว่างยานพาหนะ
เกี่ยวกับผู้เขียน
Venkat Viswanathan ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกล มหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอน และ Shashank Sripad, Ph.D. ผู้สมัครในวิศวกรรมเครื่องกล มหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอน
บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.
หนังสือที่เกี่ยวข้อง
