Jak działają laboratoria samochodów elektrycznych

Globalne ocieplenie, uzależnienie od zagranicznej ropy naftowej i wysokie ceny benzyny skłaniają ludzi do myślenia o paliwach alternatywnych do samochodów przyszłości. Chociaż istnieje wiele potencjalnych nowych paliw, jednym z najlepiej zbadanych i najbardziej obiecujących jest po prostu elektryczność .

Producenci samochodów już zaczęli eksperymentować z pojazdami elektrycznymi. Pojazdy elektryczne składają się z trzech podstawowych części: akumulatorów, które są źródłem zasilania samochodu; silnik , który zamienia moc w użyteczną energię, która może obracać kołami; i kontroler, który działa jak duży ściemniacz do regulacji prądu.

Aby zatankować pojazd elektryczny (EV), wystarczy gniazdko elektryczne. Każde standardowe gniazdko domowe wystarczy, ale gniazdko o wyższym napięciu wykona zadanie szybciej. Niektóre miasta, takie jak Portland w stanie Oregon, instalują ładowarki przy krawężniku, aby obecne i przyszłe pojazdy elektryczne mogły samodzielnie doładowywać swoje baterie, podczas gdy ich właściciele pracują lub załatwiają sprawy.

Dostępne dzisiaj pojazdy elektryczne nie mogą jeszcze zastąpić wszystkich samochodów i ciężarówek napędzanych benzyną na drogach. Prędkości EV są zwykle niskie, około 35 mil na godzinę (56 kilometrów na godzinę). Większość pojazdów elektrycznych może przejechać około 40 mil (64 kilometry) na jednym ładowaniu, co jest mniej więcej taką samą odległością, jak przeciętny dzienny dojazd do pracy w Ameryce. Samochody można ładować przez noc w zwykłym gniazdku lub za kilka godzin w gniazdku o wyższym napięciu. Mają też zerową emisję.

Większość postępów w pojazdach elektrycznych dotyczy technologii i konstrukcji akumulatorów. Akumulatory kwasowo-ołowiowe były używane przez dziesięciolecia – nawet na początku lat 90., kiedy pojazdy elektryczne stały się popularne. Jednak akumulatory kwasowo-ołowiowe nie prowadzą ludzi tak daleko, jak byśmy tego chcieli, ani tak szybko. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się, gdzie i jak laboratoria pracują nad ulepszaniem pojazdów elektrycznych dla nowoczesnych konsumentów.

1. Uniwersyteckie laboratoria EV
2. Producent EV Labs
3. Eksperymentalne laboratoria EV

Jeśli trzeba przeprowadzić badania i dokonać przełomu, to ma sens, że stanie się to w laboratorium uniwersyteckim. Kilka uniwersytetów posiada laboratoria akumulatorów i pojazdów elektrycznych, ale przyjrzymy się dwóm, które ilustrują, co dzieje się w szkołach na całym świecie.

Uniwersytet Massachusetts w Lowell

Uniwersytet Massachusetts w Lowell

W kampusie Lowell Uniwersytetu Massachusetts (UMass) profesorowie inżynierii mechanicznej i elektrycznej pracują ze studentami w Centrum Konwersji Samochodów Elektrycznych i Energii (EC&EC). W centrum znajduje się pięć laboratoriów: Laboratorium Energii Odnawialnej, Laboratorium Samochodów Elektrycznych, Laboratorium Oceny Baterii, Laboratorium Elektroniki Mocy oraz Laboratorium Badań Zaawansowanych Materiałów Kompozytowych i Tekstyliów.

EC&EC w UMass-Lowell obejmuje wiele tematów w tych pięciu laboratoriach, od energii wykorzystywanej w akumulatorach po odporność zderzeniową nowych projektów samochodów, ale centrum kładzie szczególny nacisk na energię odnawialną. Aby samochód elektryczny był pojazdem prawdziwie zeroemisyjnym, źródło energii ładującej akumulatory również powinno być czyste. Skłoniło to centrum do zaprojektowania ulepszonych ogniw fotowoltaicznych do paneli słonecznych i bardziej wydajnych sposobów przekształcania energii wiatru w energię elektryczną. Wynikiem tej pracy są produkty, które można wykorzystać w branży czystej energii oraz studenci, którzy po ukończeniu studiów posiadają techniczną wiedzę, aby pracować i wprowadzać innowacje w dziedzinie EV.

Uniwersytet Kalifornijski w Davis

Uniwersytet Kalifornijski w Davis

Inżynierowie z Centrum Badawczego Hybrydowych Pojazdów Elektrycznych typu Plug-in (PHEV) w Davis w Kalifornii pracują nad pojazdami elektrycznymi o zwiększonym zasięgu. (Pamiętaj, że większość standardowych pojazdów elektrycznych ma zasięg tylko około 40 mil (64 km) na jednym ładowaniu). Program działa w ramach Instytutu Studiów nad Transportem Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis, który koncentruje swoje badania na pojazdach PHEV przeznaczonych dla konsumentów. Te samochody różnią się nieco od pojazdów czysto elektrycznych tym, że mają mały, dodatkowy silnik benzynowy , ale nadal mogą ładować akumulatory za pomocą standardowego gniazdka ściennego.

Jeden z projektów Centrum Badawczego PHEV ocenił nowe instrumenty na desce rozdzielczej samochodu, które mogą w czasie rzeczywistym dostarczać kierowcom informacji o zużyciu energii, emisji CO2 i nie tylko. Inżynierowie z centrum pracowali również nad udoskonaleniem technologii ładowania i oceną nowych technologii akumulatorów, w szczególności najnowszych ogniw litowo-jonowych . Pracowali również nad ustaleniem kosztów cyklu życia pojazdów PHEV, w tym wydatków na produkcję, konserwację i emisje.

Czytaj dalej, aby dowiedzieć się, co producenci samochodów robią w swoich laboratoriach, aby dostarczyć konsumentom te technologie EV.

­

Podczas gdy uniwersytety badają pojazdy elektryczne w poszukiwaniu potencjalnych problemów, w tym problemów ze źródłami zasilania, akumulatorami i kosztami żywotności, producenci samochodów badają również technologię EV, aby skutecznie budować i sprzedawać te samochody zwykłym kierowcom.

Zanim pojazd elektryczny zostanie zaprezentowany publiczności, musi zostać w pełni przetestowany w laboratorium i na torze. Akumulatory muszą być niezawodne i bezpieczne, samochód musi spełniać standardy konsumenckie i producenta, a wszystko to w rozsądnej cenie. To trudne zadanie, ale prawie każdy duży producent pracuje nad tym w swoich laboratoriach. Być może słyszeliście o procesie tworzenia Chevroleta Volta, pojazdu elektrycznego o rozszerzonym zasięgu (E-REV). GM włożył w ten samochód całą swoją inżynieryjną, projektową i marketingową moc od czasu jego wprowadzenia jako samochód koncepcyjny na Detroit Auto Show w 2007 roku.

Większość samochodów koncepcyjnych, które przyciągają uwagę na wystawach samochodowych, nie może być faktycznie prowadzona, a niewiele z nich trafia do produkcji. Jednak GM obiecał dostarczyć Chevroleta Volta do 2010 roku, co przestawiło jego laboratoria na nadbieg. Najpierw musieli opracować bezpieczny i sprawny układ napędowy. Volt będzie zasilany akumulatorami litowo-jonowymi i będzie miał mały silnik benzynowy (lub silnik E85 zbudowany do mieszanki etanol-benzyna), który uruchomi się, aby naładować akumulatory po około 40 milach (64 kilometrach) całkowicie elektrycznego napędowy.

Czasami, nawet gdy firma jest duża, a produkt jest ważny, łatwiej, szybciej i taniej jest zlecić badania i rozwój produktów na zewnątrz, niż wymyślać koło we własnym laboratorium. Na przykład GM zdecydował się na zakup akumulatorów do Volta od innej firmy. Po miesiącach poszukiwań firma zdecydowała się na akumulatory litowo-jonowe firmy LG.

Inne firmy po prostu chcą kontrolować jak najwięcej części i są gotowe zainwestować w laboratoria potrzebne do ich tworzenia. Nissan to tylko jeden z producentów samochodów, który posiada własne laboratorium akumulatorów w Japonii, które obecnie prowadzi badania nad źródłami zasilania dla swoich przyszłych pojazdów elektrycznych i hybrydowo-elektrycznych. Inżynierowie pracują z mniejszymi, prototypowymi wersjami pełnowymiarowych samochodowych akumulatorów litowo-jonowych, aby określić ich zdolność do magazynowania energii. Wykorzystują te mniejsze prototypy do oceny bezpieczeństwa różnych materiałów wykorzystywanych do tworzenia reakcji elektrycznych, które napędzają samochód.

Jednak nie wszystkie innowacyjne prace nad pojazdami elektrycznymi są wykonywane w dużych laboratoriach uniwersyteckich lub korporacyjnych. Następnie porozmawiamy o kilku małych firmach i entuzjastach przygód eksperymentujących w laboratoriach i garażach.

Jim Husted zarabia na życie w swoim warsztacie w Redmond w stanie Oregon naprawia silniki elektrycznych wózków widłowych. Robiąc rundy naprawcze, poznał Johna Waylanda, który w wolnym czasie ściga się na Datsunie przerobionym na napęd elektryczny. Wayland pokazał Hustedowi dwa zmodyfikowane silniki wózków widłowych upchane pod maską jego samochodu wyścigowego, White Zombie.

Husted pomyślał, że poradzi sobie lepiej, więc wrócił do swojego warsztatu i bawił się silnikami, aż znalazł rozwiązanie problemu Waylanda z dwoma silnikami . Dokonał kilku modyfikacji w sprzęcie i połączył oba silniki od końca do końca. Silniki ważyły ​​teraz o 25 funtów (11 kg) mniej i były o 7 cali (18 centymetrów) krótsze, co przyczyniło się do szybszego czasu toru dla Waylanda. Powstały dwusilnikowy pojazd został pomalowany na fioletowo i nazwany Siamese 8.

Husted od tamtej pory eksperymentuje w swoim sklepie. Wyprodukował silniki do bijącego rekordy motocykla elektrycznego KillaCycle i odrestaurował silnik elektryczny z 1910 roku dla stuletniego projektu powozu bezkonnego innego entuzjasty pojazdów elektrycznych [źródło: Hi-Torque Electric ].

Czasami pomysłowość przedsiębiorcy i laboratorium uniwersyteckiego łączą się, aby stworzyć użyteczną technologię. Firma A123Systems, której akumulatory litowo-jonowe zapewniały rekordowe czasy oporu zarówno dla White Zombie, jak i KillaCycle, wykorzystała nanotechnologie opracowane w Massachusetts Institute of Technology do stworzenia swoich akumulatorów. A123Systems ma jeden z największych zespołów badawczo-rozwojowych zajmujących się litowo-jonowymi w USA. Wykorzystując materiały w nanoskali Massachusetts Institute of Technology we własnych laboratoriach, zespoły badawczo-rozwojowe opracowały baterię, która może wytrzymać rzeczywiste nadużycia przez ponad 10 lat i nadal korzystać z technologii przyjaznej dla środowiska.

Minie dużo czasu, zanim samochody benzynowe na stałe opuszczą nasze ulice, ale laboratoria na wszystkich poziomach pracują nad zapewnieniem konsumentom bezpiecznego, niezawodnego, szybkiego i przyjemnego transportu elektrycznego. Dzięki innowacjom zrodzonym w tych laboratoriach Twój następny samochód może być zasilany przez panele słoneczne na dachu.

­

Powiązane artykuły

Więcej świetnych linków