Se está desarrollando un nuevo camión eléctrico enchufable, junto con un SUV eléctrico. Richard Truesdell / Wikimedia Commons, CC BY-SA
Los vehículos eléctricos, específicamente el Tesla Model 3, son dominando el mercado estadounidense para los sedanes premium, pero apenas están en el radar en el categoría automotriz más concurrida, Que incluye SUVs y camionetas.
La razón inmediata es la economía, pero también tiene mucho que ver con la física: los vehículos eléctricos más grandes, más pesados y menos aerodinámicos necesitan baterías más grandes, más pesadas y más caras para alimentarlos. Nuestra investigación ha mirado el energía necesaria para mover automóviles y camiones a lo largo de la carretera, y ha identificado los factores importantes que afectan el uso de energía.
Hemos desarrollado un Applet eso puede proporcionar estimaciones de la cantidad de energía que un vehículo eléctrico necesitaría llevar a bordo para un rango de conducción determinado. Esto permite a los consumidores determinar el tamaño del paquete de baterías que necesitará su automóvil. El applet puede proporcionar una comparación de la diferencia en el consumo de energía entre los sedanes, camionetas y SUV. El modelo 3 de Tesla y el El modelo Y crossover SUV utilizará la misma batería, por lo que nuestro applet permite a los consumidores comparar la diferencia en el rango de conducción entre un sedán y un SUV.
¿Cómo funcionan los vehículos eléctricos?
Hay tres fuerzas que resisten cualquier esfuerzo por mover un automóvil en una carretera plana: resistencia al viento, fricción de la carretera e inercia. Usando las especificaciones del diseño de un vehículo, incluyendo su peso, dimensiones y forma, podemos calcular la energía necesaria para que el vehículo arranque y se mantenga en movimiento. A partir de ahí, podemos determinar cuánto tiempo puede viajar el automóvil a una cierta velocidad, y estimar qué tan lejos puede llegar antes de necesitar recargar sus baterías.
El alcance real del vehículo puede variar ampliamente, dependiendo del escenario de manejo exacto, como moverse en una carretera o conducir en una ciudad. La Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. Proporciona un conjunto de perfiles de variadores estandarizados para diferentes condiciones (tales como urbano, carretera o una combinación), cada uno de los cuales especifica la velocidad del automóvil a medida que viaja. La EPA también publica una informe de certificación que proporciona muchas características, incluido el tamaño de la batería y el rango de un vehículo determinado. Esto proporciona un conjunto consistente de datos con los que comparamos diferentes automóviles, camionetas y camiones.
Un prototipo de SUV de Rivian, todavía en desarrollo.
Ese tipo de cálculos son comunes para los vehículos a gasolina. Los coches eléctricos también tienen un elemento adicional a tener en cuenta: frenado regenerativo, lo que permite a los autos recargar sus baterías al disminuir la velocidad.
Una prueba temprana de nuestro enfoque involucrado el Tesla Model 3. Calculamos la cantidad de energía que necesitaría, la cantidad de energía que se podría regenerar a lo largo de un viaje y la cantidad de almacenamiento de la batería que se necesitaría a bordo. Predijimos que para que el automóvil cumpla con su alcance prometido de 310-mile antes de necesitar recargarlo, tendría que almacenar aproximadamente 80 kilovatios-hora en su banco de baterías.. Ese cálculo fue luego confirmado por el informe de certificación de la EPA.
Desde ese primer éxito, hemos analizado una amplia gama de vehículos eléctricos, lo que nos permite a nosotros, y a los consumidores, comparar su eficiencia energética y consumo de energía, y nos ha ganado el título "Policía de la batería."
A camionetas eléctricas
Nuestro método no se limita a los coches. Lo hemos utilizado para analizar remolques. que transportar carga larga distancia. Y estamos empezando a examinar. pickups y todoterrenos a medida que salen al mercado.
Los camiones son más grandes y, a menudo, menos diseñados aerodinámicamente que los automóviles, lo que significa que generalmente encuentran más resistencia al viento. Aumento de fricción e inercia en vehículos más pesados. Todo eso significa que un camión necesita más energía para obtener y mantenerse en movimiento.
Una vez que sepamos la cantidad de energía, podemos calcular el tamaño del paquete de baterías o el rango de manejo. El precio de los paquetes de baterías tiene cayó significativamente en la última década.
Al estudiar las características de los vehículos, podemos ayudar a comparar los costos y las necesidades de la batería de diferentes vehículos eléctricos, lo que puede ayudar a los consumidores a evaluar las opciones cuando están considerando comprar un coche eléctrico, un futuro SUV o una camioneta eléctrica. Dentro del applet, actualmente se pueden seleccionar diferentes vehículos. Se puede calcular el cambio en el rango de conducción para diferentes velocidades de conducción promedio.
Además, se puede diseñar un vehículo eléctrico personalizado con cualquier tamaño de paquete de baterías y el applet responderá preguntas sobre el consumo de energía, el rango y el peso total del vehículo con el paquete de baterías. Esto se puede utilizar para comparar y comprender las diferencias entre los vehículos.
Sobre el Autor
Venkat Viswanathan, profesor asistente de ingeniería mecánica, Carnegie Mellon University y Shashank Sripad, Ph.D. Candidato en Ingeniería Mecánica, Carnegie Mellon University
Este artículo se republica de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el articulo original.
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