משאית חשמלית תוסף חדשה נמצאת בפיתוח יחד עם רכב שטח חשמלי. ריצ'רד Truesdell / Wikimedia Commons, CC BY-SA
רכבים חשמליים - במיוחד טסלה דגם 3 - הם השולט בשוק האמריקני עבור סדנים פרימיום, אך הם בקושי אפילו על הרדאר שב- קטגוריית הרכב העמוסה ביותר, שכולל רכבי שטח ו טנדרים.
הסיבה המיידית היא כלכלה, אבל זה קשור גם לפיזיקה: רכבים חשמליים חשמליים גדולים יותר, כבדים יותר ופחות אווירודינמיים זקוקים לסוללות גדולות, כבדות ויקרות יותר כדי להניע אותם. המחקר שלנו בחן את אנרגיה הדרושה להזיז מכוניות ומשאיות לאורך הכביש, וזיהה את הגורמים החשובים שמשפיעים על צריכת החשמל.
פיתחנו היישומון שיכול לספק הערכות לכמה אנרגיה רכב חשמלי יצטרך להעביר על הסיפון לטווח נסיעה נתון. זה מאפשר לצרכנים לקבוע כמה גדולה תצטרך סוללת מכוניתם. היישומון יכול לספק השוואה בין ההבדל בצריכת האנרגיה בין סדנים, טנדרים ורכבי שטח. המודל של טסלה 3 וה- רכב שטח קרוסאובר דגם Y ישתמש באותה חבילת סוללהכך שהיישומון שלנו מאפשר לצרכנים להשוות את ההבדל בטווח הנסיעה בין מכונית נוסעים לרכב ורכב שטח.
איך עובדים רכבים חשמליים?
ישנם שלושה כוחות המתנגדים לכל מאמץ להניע מכונית בדרך שטוחה: התנגדות רוח, חיכוך מהכביש ואינרציה. בעזרת המפרט של תכנון הרכב, כולל משקלו, מידותיו וצורתו, אנו יכולים לחשב את האנרגיה הדרושה בכדי לגרום לרכב להתחיל ולהישאר בתנועה. משם, אנו יכולים לקבוע כמה זמן המכונית יכולה לנסוע במהירות מסוימת, ולהעריך כמה רחוק היא יכולה להגיע לפני שתצטרך להטעין את הסוללות שלה.
הטווח בפועל של הרכב יכול להשתנות באופן נרחב, תלוי בתרחיש הנהיגה המדויק, כגון מעבר בכביש מהיר או נסיעה בעיר. הסוכנות האמריקאית להגנת הסביבה מספקת קבוצה של פרופילי כונן סטנדרטיים לתנאים שונים (כמו עירוני, כביש מהיר או שילוב) שכל אחד מהם מציין את מהירות המכונית בזמן נסיעה. ה- EPA מפרסם גם א דוח הסמכה המספק מאפיינים רבים, כולל גודל הסוללה וטווח הרכב הנתון. זה מספק מערך נתונים עקבי שאנו משווים בין מכוניות, רכבי שטח ומשאיות שונות.
אב-טיפוס לרכב השטח של ריביאן, שעדיין נמצא בפיתוח.
סוגים אלה של חישובים נפוצים עבור כלי רכב המונעים על גז. למכוניות חשמליות יש גם מרכיב נוסף שיש להביא בחשבון: בלימה משובי, המאפשרת למכוניות להטעין את הסוללות כאשר הן מאטיות.
מבחן מוקדם של גישתנו מעורב טסלה דגם 3. חישבנו כמה אנרגיה היא תזדקק, כמה היא יכולה להתחדש במהלך נסיעה וכמה אחסון סוללה צריך להיות על הסיפון. ניבאנו שכדי שהמכונית תמלא את טווח ה- 310 המובטח שלה לפני שתצטרך להיטען, היא תצטרך לאחסן בערך 80 קילוואט-שעות בבנק הסוללה שלה. חישוב זה הוברר מאוחר יותר דוח הסמכת ה- EPA.
מאז אותה הצלחה ראשונה, ניתחנו מגוון רחב של רכבים חשמליים, ומאפשרים לנו - ולצרכנים - להשוות בין יעילות האנרגיה וצריכת החשמל שלהם, וזוכים לנו בתואר "משטרת מצברים".
המשך לטנדרים חשמליים
השיטה שלנו אינה מוגבלת רק למכוניות. השתמשנו בו לניתוח נגררים לטרקטורונים הובלת מטענים למרחקים ארוכים. ואנחנו מתחילים לבחון טנדרים ורכבי שטח כשהם יוצאים לשוק.
משאיות גדולות יותר ולעתים קרובות פחות מעוצבות אווירודינמית ממכוניות, כלומר בדרך כלל הן נתקלות יותר בהתנגדות רוח. החיכוך והאינרציה גוברים לרכבים כבדים יותר. כל אלה אומר שמשאית צריכה יותר אנרגיה כדי להשיג ולהישאר, לנוע.
ברגע שנדע את כמות האנרגיה, נוכל לחשב את גודל חבילת הסוללה או את טווח הנהיגה. מחיר חבילות הסוללות יש צנחה משמעותית בעשור האחרון.
על ידי לימוד מאפייני הרכב, אנו יכולים לעזור בהשוואה בין צרכי הסוללה והעלויות של רכבים חשמליים שונים, שיכולים לעזור לצרכנים להעריך אפשרויות כאשר הם שוקלים לקנות מכונית חשמלית, רכב שטח עתידי או טנדר חשמלי. בתוך היישומון ניתן לבחור כיום רכבים שונים. ניתן לחשב את השינוי בטווח הנהיגה למהירויות נסיעה שונות בממוצע.
בנוסף, ניתן לתכנן רכב חשמלי בהתאמה אישית בכל גודל של חבילות סוללה והיישומון יענה על שאלות הנוגעות לצריכת אנרגיה, טווח ומשקלו הכולל של הרכב עם הסוללה. ניתן להשתמש בזה כדי להשוות ולהבין את ההבדלים בין כלי רכב.
על המחבר
Venkat Viswanathan, עוזר פרופסור להנדסת מכונות, אוניברסיטת קרנגי מלון וששנק סרפד, Ph.D. מועמד להנדסת מכונות, אוניברסיטת קרנגי מלון
מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.
ספרים קשורים
