Hur elbillaboratorier fungerar

Med tillstånd av Nissan USA

Global uppvärmning, beroende av utländsk olja och det höga priset på bensin får människor att tänka på alternativa bränslen för framtidens bilar. Även om det finns många potentiella nya bränslen där ute, är en av de mest undersökta - och mest lovande - enkel el.

Biltillverkare har redan börjat experimentera med elfordon. Elektriska fordon har tre grundläggande delar: batterier, som är kraftkällan för bilen; de motor, som omvandlar kraften till användbar energi som kan vända hjulen; och den kontroller, som fungerar som en stor dimmerbrytare för att reglera elen.

För att tanka ett elbil (EV) behöver du bara ett eluttag. Alla vanliga hushållsuttag gör det, men ett uttag med högre spänning gör jobbet snabbare. Vissa städer, som Portland, Ore., Installerar laddningsaggregat på trottoarkanten så att nuvarande och framtida EV: er kommer att kunna fylla på sina batterier själva medan deras ägare arbetar eller kör fel.

-EV: erna tillgängliga idag kan ännu inte ersätta alla bensindrivna bilar och lastbilar på vägen. EV-hastigheter är vanligtvis låga, cirka 35 mil per timme (56 kilometer per timme). De flesta EV: er kan resa cirka 64 kilometer per laddning, vilket är ungefär samma avstånd som den genomsnittliga amerikanska kommunen. Bilarna kan ladda över natten vid ett vanligt uttag eller på några timmar vid ett högspänningsuttag. De har också nollutsläpp.

De flesta av de framsteg som görs inom EV: er är batteriteknik och design. Blysyrabatterier användes i decennier - även i början av 1990-talet, då EVs först blev populära. Blysyrabatterier får emellertid inte folk så långt vi vill eller så snabbt. Läs vidare för att ta reda på var och hur laboratorier arbetar för att förbättra EV: er för moderna konsumenter.

Innehåll

1. University EV Labs
2. Tillverkare EV Labs
3. Experimentella EV-laboratorier

Eftersom denna hastighetsmätare på Nissan Altima EV gör klart, behöver inte elfordon mycket bensin för att köra effektivt. Kristen Hall-Geisler

Om det finns forskning som ska göras och genombrott ska göras, är det vettigt att det skulle hända i ett universitetslaboratorium. Flera universitet har batteri- och EV-laboratorier, men vi tar en titt på två som exemplifierar vad som görs på skolor runt om i världen.

University of Massachusetts i Lowell

universitet av Massachusetts på Lowell

På Lowell campus vid University of Massachusetts (UMass) arbetar professorer i maskinteknik och elektroteknik med studenter vid Center for Electric Car and Energy Conversion (EC&EC). Det finns fem labb som finns i mitten: Renewable Energy Lab, Electric Car Lab, Battery Evaluation Lab, Power Electronics Lab och Advanced Composite Materials and Textile Research Lab.

EC&EC vid UMass-Lowell täcker många ämnen i dessa fem labb, från energin som används i batterier till kraschvärden för nya bilkonstruktioner, men centret lägger ett särskilt fokus på förnybar energi. För att en EV ska vara ett verkligt fordon med nollutsläpp, bör källan till kraften som laddar batterierna också vara ren. Detta har lett till att centret utformade förbättrade solceller för solpaneler och effektivare sätt att konvertera vindkraft till el. Resultaten av detta arbete är produkter som kan användas i ren energiindustrin och studenter som har teknisk kunskap att arbeta och förnya sig inom EV-fältet när de har examen.

University of California i Davis

universitet från Kalifornien på Davis

Ingenjörer vid Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV) Research Center i Davis, Kalifornien, arbetar med utvidgade EV-apparater. (Kom ihåg att de flesta standard-EV: er bara har en räckvidd på cirka 64 km per laddning.) Programmet fungerar under University of California vid Davis 'Institute of Transportation Studies, som fokuserar sin forskning på PHEV: s konsumentändamål. Dessa bilar skiljer sig lite från rent elektriska fordon genom att de har en liten, extra bensinmotor, men de kan fortfarande ladda sina batterier med ett standarduttag i vägguttaget.

Ett av PHEV Research Center: s projekt utvärderade nya instrument i bilens instrumentbräda som kan ge förare information i realtid om energiförbrukning, koldioxidutsläpp och mer. Centrets ingenjörer arbetade också för att förbättra laddningsteknologier och utvärdera ny batteriteknologi, särskilt den senaste inom litiumjonceller. De arbetade också för att fastställa livscykelkostnader för PHEV: er, inklusive tillverkning, underhåll och utsläppsutgifter.

Läs vidare för att ta reda på vad biltillverkare gör i sina labb för att föra dessa EV-teknologier till konsumenten.

Om GM kan fullfölja sitt löfte kan Chevy Volt föra elbilar till massorna år 2010. Kristen Hall-Geisler

-

Medan universitet granskar elfordon på jakt efter potentiella problem, inklusive problem med strömkällor, batterier och livslängdskostnader, undersöker biltillverkare också EV-teknik för att effektivt bygga och sälja dessa bilar till vardagsförare.

Innan en EV kan introduceras för allmänheten måste den testas helt i labbet och på banan. Batterierna måste vara pålitliga och säkra, bilen måste uppfylla konsument- och tillverkarens standarder, och allt måste levereras till ett rimligt pris. Det är en hög order, men nästan alla större tillverkare arbetar med det i sina labb. Du kanske faktiskt har hört talas om skapelseprocessen för Chevrolet Volt, ett elektriskt fordon med utökad räckvidd (E-REV). GM har hällt all sin teknik, design och marknadsföringskraft i denna bil sedan dess introduktion som en konceptbil på Detroit Auto Show 2007..

De flesta konceptbilar som får uppmärksamhet på bilshower kan faktiskt inte köras, och få av dem tar sig till produktion. GM lovade dock att leverera Chevy Volt senast 2010, vilket flyttade sina laboratorier till överdriv. Först var de tvungna att ta fram ett säkert och fungerande krafttåg. Volt kommer att drivas med litiumjonbatterier och kommer att ha en liten bensinmotor (eller en E85-motor byggd för en etanol-bensinblandning) som kommer att sparka in för att ladda batterierna efter ungefär 40 mil (64 kilometer) allelektrisk körning.

Ibland, även när företaget är stort och produkten viktig, är det lättare, snabbare och billigare att lägga ut produktforskning och -utveckling än att återuppfinna hjulet i ditt eget labb. Som ett exempel beslutade GM att få batterierna för Volt från ett annat företag. Efter flera månader sökte företaget litiumjonbatterier från LG.

Andra företag vill helt enkelt kontrollera så många delar som möjligt och är villiga att investera i de laboratorier som behövs för att skapa dem. Nissan är bara en biltillverkare som har sitt eget batterilabb på plats i Japan, som för närvarande undersöker kraftkällor för sina framtida elfordon och hybridelektriska fordon. Ingenjörer arbetar med mindre prototypversioner av litiumjonbatterier i full storlek för att bestämma deras kapacitet att lagra energi. De använder dessa mindre prototyper för att bedöma säkerheten för olika material som används för att skapa de elektriska reaktionerna som driver bilen.

Men inte allt det innovativa arbetet med EV: er utförs i stora universitets- eller företagslaboratorier. Därefter pratar vi om några småföretag och äventyrsentusiaster som experimenterar i labb och garage.

Inuti elbilen Chevrolet Volt. Kristen Hall-Geisler

Jim Husted reparerar elektriska gaffeltrucksmotorer för att leva i sin butik i Redmond, Ore. Medan han gjorde sina reparationsrundor, träffade han John Wayland, som på sin fritid släpper en Datsun omvandlad till elkraft. Wayland visade att Husted de två modifierade gaffeltrucksmotorerna klättrade under huven på sin racerbil, White Zombie.

Husted trodde att han kunde göra bättre, så han gick tillbaka till sin butik och fiklade med motorer tills han hittade en lösning för Waylands tvåmotoriska problem. Han gjorde några modifieringar av utrustningen och kopplade de två motorerna ihop ända till slut. Motorerna vägde nu 25 kilo mindre och var 18 centimeter kortare, vilket ökade snabbare spårningstider för Wayland. Det resulterande två-motorfordonet målades lila och kallad Siamese 8.

Husted har experimenterat i sin butik sedan dess. Han har producerat motorer för det rekordinriktade El-motorcykeln KillaCycle och har återställt en elmotor från 1910 för en andra EV-entusiastens hundraåriga hästlösa vagnsprojekt [källa: Hi-Torque Electric].

Ibland kommer en entreprenörs och universitetslaborets uppfinningsrika samman för att skapa en användbar teknik. A123Systems, vars litiumjonbatterier har drivit inspelningsdragningstider för både White Zombie och KillaCycle, använde nanoteknologier utvecklade vid Massachusetts Institute of Technology för att skapa sina batterier. A123Systems har ett av de största litiumjonforsknings- och utvecklingsgrupperna i USA. Med hjälp av Massachusetts Institute of Technology: s nanoskalamaterial i sina egna laboratorier utvecklade forsknings- och utvecklingsgrupperna ett batteri som kan motstå verkliga övergrepp i mer än 10 år och använder fortfarande miljövänlig teknik.

Det kommer att ta lång tid innan bensindrivna bilar permanent lämnar våra gator, men laboratorier på alla nivåer arbetar för att säkerställa säker, pålitlig, snabb och rolig elektrisk driven transport till konsumenterna. Tack vare de innovationer som föddes vid dessa laboratorier kan din nästa bil drivas av solpanelerna på ditt tak.

-

Relaterade artiklar

• Hur elbilar fungerar
• Hur bränsleceller fungerar
• Hur solceller fungerar
• Hur hybridbilar fungerar
• Hur väteekonomin fungerar
• Elbilquiz

Fler bra länkar

• a123systems
• Chevy Volt officiell webbplats
• National Electric Drag Racing Association
• University of California at Davis - Plug-In Hybrid Electric Vehicle Research Center
• University of Massachusetts at Lowell - Center for Electric Car and Energy Conversion

källor

• A132Systems.com. (Tillträde den 26 februari 2009) http://www.a123systems.com/
• Center for Electric Car and Energy Conversion (EC&EC). University of Massachusetts i Lowell. (Öppnad 18 februari 2009) http://www.uml.edu/centers/ecec/
• Chevrolet.com. "Chevy Volt: Framtiden är elektrifierande." (Tillträde den 26 februari 2009) http://www.chevrolet.com/electriccar/
• GM Volt. (Öppnad 18 februari 2009) http://gm-volt.com/
• Hayashi, Tatsuhiko. "Nissan visar inuti elbilens batterilab." Tech-On. (Öppnad 18 februari 2009) http://techon.nikkeibp.co.jp/english/NEWS_EN/20080822/156726/
• Husted, Jim. Hi-Torque Electric. (Åtkomst till 18 februari 2009) http://www.hitorqueelectric.com/
• Kaho, Todd. "Förhandsvisning: 2011 Chevy Volt Electric." GreenCar.com. 22 september 2008. (Åtkomst till 26 februari 2009) http://www.greencar.com/articles/preview-2011-chevy-volt-electric.php
• Plug-in Hybrid Vehicle Research Center. University of California i Davis. (Öppnad 18 februari 2009) http://phev.ucdavis.edu/