Come funzionano i laboratori per auto elettriche

Il riscaldamento globale, la dipendenza dal petrolio straniero e l'alto prezzo della benzina fanno pensare a combustibili alternativi per le auto del futuro. Sebbene ci siano molti potenziali nuovi combustibili là fuori, uno dei più ricercati e più promettenti è l'elettricità semplice.

Le case automobilistiche hanno già iniziato a sperimentare con i veicoli elettrici. Veicoli elettrici hanno tre parti fondamentali: il batterie, quali sono la fonte di energia per l'auto; il il motore, che converte la potenza in energia utilizzabile che può far girare le ruote; e il controllore, che funziona come un grande interruttore dimmer per regolare l'elettricità.

Per rifornire un veicolo elettrico (EV), tutto ciò che serve è una presa elettrica. Qualsiasi presa domestica standard andrà bene, ma una presa con un voltaggio più alto farà il lavoro più velocemente. Alcune città, come Portland, Oregon, stanno installando unità di ricarica sul marciapiede in modo che i veicoli elettrici attuali e futuri possano ricaricare le batterie da soli mentre i loro proprietari lavorano o fanno commissioni.

-I veicoli elettrici disponibili oggi non possono ancora sostituire tutte le auto e camion a benzina sulla strada. Le velocità dei veicoli elettrici sono generalmente basse, circa 35 miglia all'ora (56 chilometri all'ora). La maggior parte dei veicoli elettrici può viaggiare a circa 64 chilometri per carica, che è all'incirca la stessa distanza del tragitto giornaliero medio americano. Le auto possono ricaricarsi durante la notte in una presa normale o in poche ore in una presa ad alto voltaggio. Inoltre hanno zero emissioni.

La maggior parte dei progressi compiuti nei veicoli elettrici riguardano la tecnologia e il design delle batterie. Le batterie al piombo sono state utilizzate per decenni, anche all'inizio degli anni '90, quando i veicoli elettrici sono diventati popolari per la prima volta. Tuttavia, le batterie al piombo non portano le persone quanto vorremmo, o così rapidamente. Continua a leggere per scoprire dove e come i laboratori stanno lavorando per migliorare i veicoli elettrici per i consumatori moderni.

1. Università EV Labs
2. Produttore EV Labs
3. Laboratori EV sperimentali

Se ci sono ricerche da fare e scoperte da fare, ha senso che avvengano in un laboratorio universitario. Diverse università hanno laboratori di batterie e veicoli elettrici, ma ne daremo un'occhiata a due che esemplificano ciò che viene fatto nelle scuole di tutto il mondo.

Università del Massachusetts a Lowell

Università del Massachusetts a Lowell

Nel campus Lowell dell'Università del Massachusetts (UMass), i professori di ingegneria meccanica ed elettrica lavorano con gli studenti del Center for Electric Car and Energy Conversion (EC&EC). All'interno del centro sono presenti cinque laboratori: il Renewable Energy Lab, l'Electric Car Lab, il Battery Evaluation Lab, il Power Electronics Lab e l'Advanced Composite Materials and Textile Research Lab.

L'EC&EC di UMass-Lowell copre molti argomenti in questi cinque laboratori, dall'energia utilizzata nelle batterie alla resistenza agli urti dei nuovi progetti di auto, ma il centro pone un'attenzione particolare alle energie rinnovabili. Affinché un veicolo elettrico sia un vero veicolo a emissioni zero, anche la fonte di energia che ricarica le batterie dovrebbe essere pulita. Ciò ha portato il centro a progettare celle fotovoltaiche migliorate per pannelli solari e modi più efficienti per convertire l'energia eolica in elettricità. I risultati di questo lavoro sono prodotti che possono essere utilizzati nel settore dell'energia pulita e studenti che hanno il know-how tecnico per lavorare e innovare nel campo dei veicoli elettrici una volta laureati.

Università della California a Davis

Università della California a Davis

Gli ingegneri del Centro di ricerca PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) di Davis, California, stanno lavorando su veicoli elettrici a lungo raggio. (Ricorda, la maggior parte dei veicoli elettrici standard ha solo un'autonomia di circa 40 miglia (64 km) per carica.) Il programma opera sotto l'Università della California presso l'Istituto di studi sui trasporti di Davis, che concentra la sua ricerca sul consumatore finale dei PHEV. Queste auto sono un po 'diverse dai veicoli puramente elettrici in quanto hanno un piccolo motore a benzina supplementare, ma possono comunque ricaricare le batterie con una presa a muro standard.

Uno dei progetti del PHEV Research Center ha valutato nuovi strumenti all'interno del cruscotto dell'auto che potrebbero fornire ai conducenti informazioni in tempo reale sull'utilizzo di energia, emissioni di CO2 e altro ancora. Gli ingegneri del centro hanno anche lavorato per migliorare le tecnologie di ricarica e valutare nuove tecnologie per le batterie, in particolare le più recenti nelle celle agli ioni di litio. Hanno anche lavorato per stabilire i costi del ciclo di vita dei PHEV, comprese le spese di produzione, manutenzione e emissioni.

Continua a leggere per scoprire cosa stanno facendo i produttori di auto nei loro laboratori per portare queste tecnologie EV al consumatore.

-

Mentre le università stanno esaminando i veicoli elettrici alla ricerca di potenziali problemi, inclusi problemi con fonti di alimentazione, batterie e costi di durata, i produttori di auto stanno anche ricercando la tecnologia EV per costruire e vendere efficacemente queste auto ai conducenti di tutti i giorni.

Prima che un veicolo elettrico possa essere presentato al pubblico, deve essere completamente testato in laboratorio e in pista. Le batterie devono essere affidabili e sicure, l'auto deve funzionare secondo gli standard dei consumatori e dei produttori e tutto deve essere consegnato a un prezzo ragionevole. È un compito arduo, ma quasi tutti i principali produttori ci stanno lavorando nei loro laboratori. In effetti, potresti aver sentito parlare del processo di creazione della Chevrolet Volt, un veicolo elettrico ad autonomia estesa (E-REV). GM ha riversato tutto il suo potere ingegneristico, progettuale e di marketing in questa vettura sin dalla sua introduzione come concept car al Detroit Auto Show 2007.

La maggior parte delle concept car che attirano l'attenzione ai saloni automobilistici non possono essere effettivamente guidate e poche di esse arrivano alla produzione. Tuttavia, GM ha promesso di consegnare la Chevy Volt entro il 2010, che ha spostato i suoi laboratori in overdrive. In primo luogo, hanno dovuto ideare un apparato propulsore sicuro e funzionante. La Volt sarà alimentata da batterie agli ioni di litio e avrà un piccolo motore a benzina (o un motore E85 costruito per una miscela etanolo-benzina) che entrerà in funzione per ricaricare le batterie dopo circa 40 miglia (64 chilometri) di tutto-elettrico guida.

A volte, anche quando l'azienda è grande e il prodotto è importante, è più facile, veloce ed economico affidare all'esterno la ricerca e lo sviluppo del prodotto piuttosto che reinventare la ruota nel proprio laboratorio. Ad esempio, GM ha deciso di ottenere le batterie per Volt da un'altra società. Dopo aver cercato per mesi, l'azienda ha optato per le batterie agli ioni di litio di LG.

Altre aziende vogliono semplicemente controllare quante più parti possibile e sono disposte a investire nei laboratori necessari per crearle. Nissan è solo una casa automobilistica che ha un proprio laboratorio di batterie in loco in Giappone, che sta attualmente ricercando fonti di energia per i suoi futuri veicoli elettrici e veicoli ibridi-elettrici. Gli ingegneri lavorano con versioni prototipo più piccole delle batterie per auto agli ioni di litio a grandezza naturale per determinare la loro capacità di immagazzinare energia. Usano questi prototipi più piccoli per valutare la sicurezza dei vari materiali utilizzati per creare le reazioni elettriche che alimentano l'auto.

Tuttavia, non tutto il lavoro innovativo sui veicoli elettrici viene svolto in grandi università o laboratori aziendali. Successivamente, parleremo di alcune delle piccole imprese e degli appassionati avventurosi che sperimentano in laboratori e garage.

Jim Husted ripara i motori dei carrelli elevatori elettrici per guadagnarsi da vivere nel suo negozio a Redmond, Oregon. Durante i suoi giri di riparazione, ha incontrato John Wayland, che, nel suo tempo libero, trascina una Datsun convertita in energia elettrica. Wayland ha mostrato ad Husted i due motori modificati del carrello elevatore stipati sotto il cofano della sua macchina da corsa, White Zombie.

Husted pensava di poter fare di meglio, quindi tornò al suo negozio e armeggiò con i motori finché non trovò una soluzione per il problema dei due motori di Wayland. Ha apportato alcune modifiche all'attrezzatura e ha accoppiato i due motori insieme da un capo all'altro. I motori ora pesavano 25 libbre (11 kg) in meno ed erano 7 pollici (18 centimetri) più corti, il che si aggiungeva a tempi di percorrenza più rapidi per Wayland. Il risultante veicolo a due motori è stato dipinto di viola e soprannominato Siamese 8.

Da allora Husted ha sperimentato nel suo negozio. Ha prodotto motori per la motocicletta elettrica KillaCycle da record e ha restaurato un motore elettrico del 1910 per il centenario progetto di carrozza senza cavalli di un appassionato di veicoli elettrici [fonte: Hi-Torque Electric].

A volte, l'ingegnosità di un imprenditore e il laboratorio universitario si uniscono per creare una tecnologia utile. A123Systems, le cui batterie agli ioni di litio hanno alimentato tempi di trascinamento da record sia per White Zombie che per KillaCycle, ha utilizzato le nanotecnologie sviluppate presso il Massachusetts Institute of Technology per creare le sue batterie. A123Systems ha uno dei più grandi team di ricerca e sviluppo di ioni di litio negli Stati Uniti Utilizzando i materiali su nanoscala del Massachusetts Institute of Technology nei propri laboratori, i team di ricerca e sviluppo hanno sviluppato una batteria in grado di resistere agli abusi del mondo reale per oltre 10 anni utilizzare ancora una tecnologia rispettosa dell'ambiente.

Ci vorrà molto tempo prima che le auto a benzina lascino definitivamente le nostre strade, ma i laboratori a tutti i livelli stanno lavorando per offrire ai consumatori un trasporto elettrico sicuro, affidabile, veloce e divertente. Grazie alle innovazioni nate in questi laboratori, la tua prossima auto potrebbe essere alimentata dai pannelli solari sul tetto.

-

Articoli Correlati

• Come funzionano le auto elettriche
• Come funzionano le celle a combustibile
• Come funzionano le celle solari
• Come funzionano le auto ibride
• Come funziona l'economia dell'idrogeno
• Quiz sull'auto elettrica

Altri ottimi link

• A123Systems
• Sito ufficiale Chevy Volt
• National Electric Drag Racing Association
• Università della California a Davis - Centro di ricerca sui veicoli elettrici ibridi plug-in
• Università del Massachusetts a Lowell - Centro per le auto elettriche e la conversione dell'energia

fonti

• A132Systems.com. (Accesso 26 febbraio 2009) http://www.a123systems.com/
• Centro per l'auto elettrica e la conversione dell'energia (EC&EC). Università del Massachusetts a Lowell. (Accesso 18 febbraio 2009) http://www.uml.edu/centers/ecec/
• Chevrolet.com. "Chevy Volt: il futuro è elettrizzante." (Accesso 26 febbraio 2009) http://www.chevrolet.com/electriccar/
• GM Volt. (Accesso 18 febbraio 2009) http://gm-volt.com/
• Hayashi, Tatsuhiko. "Nissan mostra Inside Electric Car Battery Lab". Tech-On. (Accesso 18 febbraio 2009) http://techon.nikkeibp.co.jp/english/NEWS_EN/20080822/156726/
• Truffato, Jim. Hi-Torque Electric. (Accesso 18 febbraio 2009) http://www.hitorqueelectric.com/
• Kaho, Todd. "Anteprima: 2011 Chevy Volt Electric." GreenCar.com. 22 settembre 2008. (Accesso 26 febbraio 2009) http://www.greencar.com/articles/preview-2011-chevy-volt-electric.php
• Centro di ricerca sui veicoli ibridi plug-in. Università della California a Davis. (Accesso 18 febbraio 2009) http://phev.ucdavis.edu/