一款新的插電式電動卡車正在開發中，還有一款電動SUV。 Richard Truesdell / Wikimedia Commons, CC BY-SA
電動汽車 - 特別是特斯拉模型3--是 主宰美國市場 對於優質轎車，但幾乎沒有在雷達上 最繁忙的汽車類， 包括 越野車 及 皮卡車.
直接原因是經濟學，但它與物理學有很大關係：更大，更重，更少空氣動力學的電動汽車需要更大，更重，更昂貴的電池來為它們供電。 我們的研究 看了看 所需的能量 沿著道路移動汽車和卡車，並確定了影響用電的重要因素。
我們開發了一個 小程序 這可以估算出電動車輛在給定的行駛里程上需要攜帶多少能量。 這讓消費者可以確定他們的汽車需要多大的電池組。 該小程序可以比較轎車，皮卡和SUV的能耗差異。 特斯拉的模型3和 Y型跨界SUV將使用相同的電池組，所以我們的小程序讓消費者可以比較轎車和SUV之間的行駛里程差異。
電動汽車如何工作？
有三種力量阻止在平坦道路上移動汽車的任何努力：風阻，來自道路的摩擦和慣性。 使用車輛設計的規格，包括其重量，尺寸和形狀，我們可以計算使車輛啟動和保持運動所需的能量。 從那裡，我們可以確定汽車以一定的速度行駛多長時間，並估計在需要為電池充電之前可以走多遠。
車輛的實際範圍可以根據確切的駕駛情況而變化很大，例如在高速公路上行駛或在城市中行駛。 美國環境保護局為不同條件提供一套標準化的驅動器配置文件（如城市，高速公路或其組合），每個都指定汽車行駛時的速度。 EPA還出版了一份 認證報告 這提供了許多特性，包括電池組尺寸和給定車輛的範圍。 這提供了一組一致的數據，我們可以用它來比較不同的汽車，SUV和卡車。
Rivian的SUV原型仍在開發中。
對於燃氣動力車輛來說，這種計算很常見。 電動汽車還有一個額外因素： 再生製動，讓汽車在減速時為電池充電。
早期的考驗 我們的方法 涉及到 特斯拉模型3。 我們計算了它需要多少能量，它可以在一次旅行中再生多少以及需要多少電池存儲。 我們預測，為了讓汽車在需要充電之前達到其承諾的310英里範圍，它必須存儲 電池組的80千瓦時。 這個計算後來被證實了 EPA認證報告.
自從第一次成功以來，我們分析了各種各樣的電動汽車，讓我們和消費者能夠比較他們的能源效率和功耗，並為我們贏得頭銜“電池警察“
對電動皮卡車
我們的方法不僅限於汽車。 我們用它來分析拖拉機拖車 拖運貨物長途運輸。 我們開始研究 它們進入市場時的皮卡和SUV.
卡車比汽車更大，通常空氣動力學設計更少，這意味著它們通常會遇到更大的風阻。 對於較重的車輛，摩擦和慣性會增加。 所有這些都意味著卡車需要更多的能量才能獲得併保持運動。
一旦我們知道了能量，我們就可以計算出電池組的尺寸或行駛里程。 電池組的價格有 顯著下降 在過去的十年。
通過研究車輛特性，我們可以幫助比較不同電動車的電池需求和成本，這可以幫助消費者在考慮購買電動車，未來SUV或電動皮卡時評估選項。 在applet中，目前可以選擇不同的車輛。 可以計算不同平均行駛速度的行駛里程的變化。
此外，可以設計具有任何電池組尺寸的定制電動車輛，並且小應用程序將回答關於能量消耗，範圍和具有電池組的車輛總重量的問題。 這可用於比較和理解車輛之間的差異。
關於作者
Venkat Viswanathan，機械工程助理教授， 卡內基 - 梅隆大學 和Shashank Sripad，博士。 機械工程候選人， 卡內基 - 梅隆大學
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