一款新的插电式电动卡车正在开发中，还有一款电动SUV。 Richard Truesdell / Wikimedia Commons, 创用CC BY-SA
电动汽车 - 特别是特斯拉模型3--是 主宰美国市场 对于优质轿车，但几乎没有在雷达上 最繁忙的汽车类，其中包括 越野车 和 皮卡车.
直接原因是经济学，但它与物理学有很大关系：更大，更重，更少空气动力学的电动汽车需要更大，更重，更昂贵的电池来为它们供电。 我们的研究 看了看 所需的能量 沿着道路移动汽车和卡车，并确定了影响用电的重要因素。
我们开发了一个 小程序 这可以估算出电动车辆在给定的行驶里程上需要携带多少能量。 这让消费者可以确定他们的汽车需要多大的电池组。 该小程序可以比较轿车，皮卡和SUV的能耗差异。 特斯拉的模型3和 Y型跨界SUV将使用相同的电池组，所以我们的小程序让消费者可以比较轿车和SUV之间的行驶里程差异。
电动汽车如何工作？
有三种力量阻止在平坦道路上移动汽车的任何努力：风阻，来自道路的摩擦和惯性。 使用车辆设计的规格，包括其重量，尺寸和形状，我们可以计算使车辆启动和保持运动所需的能量。 从那里，我们可以确定汽车以一定的速度行驶多长时间，并估计在需要为电池充电之前可以走多远。
车辆的实际范围可以根据确切的驾驶情况而变化很大，例如在高速公路上行驶或在城市中行驶。 美国环境保护局为不同条件提供一套标准化的驱动器配置文件（如城市，高速公路或其组合），每个都指定汽车行驶时的速度。 EPA还出版了一份 认证报告 这提供了许多特性，包括电池组尺寸和给定车辆的范围。 这提供了一组一致的数据，我们可以用它来比较不同的汽车，SUV和卡车。
Rivian的SUV原型仍在开发中。
对于燃气动力车辆来说，这种计算很常见。 电动汽车还有一个额外因素： 再生制动，让汽车在减速时为电池充电。
早期的考验 我们的方法 涉及到 特斯拉模型3。 我们计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电池存储。 我们预测，为了让汽车在需要充电之前达到其承诺的310英里范围，它必须存储 电池组的80千瓦时。 这个计算后来被证实了 EPA认证报告.
自从第一次成功以来，我们分析了各种各样的电动汽车，让我们和消费者能够比较他们的能源效率和功耗，并为我们赢得头衔“电池警察设立的区域办事处外，我们在美国也开设了办事处，以便我们为当地客户提供更多的支持。“
对电动皮卡车
我们的方法不仅限于汽车。 我们用它来分析拖拉机拖车 拖运货物长途运输。 我们开始研究 它们进入市场时的皮卡和SUV.
卡车比汽车更大，通常空气动力学设计更少，这意味着它们通常会遇到更大的风阻。 对于较重的车辆，摩擦和惯性会增加。 所有这些都意味着卡车需要更多的能量才能获得并保持运动。
一旦我们知道了能量，我们就可以计算出电池组的尺寸或行驶里程。 电池组的价格有 大幅下降 在过去的十年。
通过研究车辆特性，我们可以帮助比较不同电动车的电池需求和成本，这可以帮助消费者在考虑购买电动车，未来SUV或电动皮卡时评估选项。 在applet中，目前可以选择不同的车辆。 可以计算不同平均行驶速度的行驶里程的变化。
此外，可以设计具有任何电池组尺寸的定制电动车辆，并且小应用程序将回答关于能量消耗，范围和具有电池组的车辆总重量的问题。 这可用于比较和理解车辆之间的差异。
关于作者
Venkat Viswanathan，机械工程助理教授， 卡内基 - 梅隆大学 和Shashank Sripad，博士。 机械工程候选人， 卡内基 - 梅隆大学
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