Como funcionam os laboratórios de carros elétricos

Cortesia da Nissan USA

O aquecimento global, a dependência do petróleo estrangeiro e o alto preço da gasolina fazem com que as pessoas pensem em combustíveis alternativos para os carros do futuro. Embora existam muitos novos combustíveis potenciais por aí, um dos mais pesquisados ​​- e mais promissores - é a simples eletricidade.

Montadoras já começaram a experimentar veículos elétricos. Veículos elétricos tem três partes básicas: o baterias, quais são a fonte de alimentação do carro; a motor, que converte a potência em energia utilizável que pode girar as rodas; e a controlador, que funciona como um grande interruptor de dimmer para regular a eletricidade.

Para reabastecer um veículo elétrico (EV), tudo o que você precisa é de uma tomada elétrica. Qualquer tomada doméstica padrão serve, mas uma tomada com voltagem mais alta fará o trabalho mais rápido. Algumas cidades, como Portland, Oregon, estão instalando unidades de carregamento junto ao meio-fio para que os atuais e futuros EVs possam recarregar suas baterias enquanto seus proprietários trabalham ou fazem recados.

-Os EVs disponíveis hoje ainda não podem substituir todos os carros e caminhões movidos a gasolina na estrada. As velocidades EV são geralmente baixas, cerca de 35 milhas por hora (56 quilômetros por hora). A maioria dos EVs pode viajar cerca de 40 milhas (64 quilômetros) por carga, que é aproximadamente a mesma distância que a média diária do transporte público americano. Os carros podem carregar durante a noite em uma tomada normal ou em algumas horas em uma tomada de alta voltagem. Eles também têm emissões zero.

A maioria dos avanços feitos em EVs está na tecnologia e no design da bateria. Baterias de chumbo-ácido foram usadas por décadas - mesmo no início de 1990, quando os EVs se tornaram populares. No entanto, as baterias de chumbo-ácido não levam as pessoas tão longe quanto gostaríamos ou tão rapidamente. Continue lendo para descobrir onde e como os laboratórios estão trabalhando para melhorar VEs para consumidores modernos.

Conteúdo

1. University EV Labs
2. Laboratórios EV do fabricante
3. Laboratórios de EV experimentais

Como este velocímetro do Nissan Altima EV deixa claro, os veículos elétricos não precisam de muita gasolina para funcionar com eficácia. Kristen Hall-Geisler

Se há pesquisas a serem feitas e avanços a serem feitos, faz sentido que isso aconteça em um laboratório universitário. Várias universidades têm laboratórios de baterias e EV, mas vamos dar uma olhada em dois que exemplificam o que está sendo feito em escolas ao redor do mundo.

Universidade de Massachusetts em Lowell

Universidade de Massachusetts em Lowell

No campus Lowell da Universidade de Massachusetts (UMass), professores de engenharia mecânica e elétrica trabalham com alunos no Centro de Conversão de Energia e Carro Elétrico (EC&EC). Existem cinco laboratórios contidos no centro: o Laboratório de Energia Renovável, o Laboratório de Carros Elétricos, o Laboratório de Avaliação de Baterias, o Laboratório de Eletrônica de Potência e o Laboratório de Materiais Compostos Avançados e Pesquisa Têxtil.

O EC&EC em UMass-Lowell cobre muitos assuntos nesses cinco laboratórios, desde a energia usada em baterias até a resistência ao choque de projetos de carros novos, mas o centro dá um foco especial em energia renovável. Para que um VE seja um verdadeiro veículo com emissões zero, a fonte de energia que recarrega as baterias também deve ser limpa. Isso levou o centro a projetar células fotovoltaicas aprimoradas para painéis solares e maneiras mais eficientes de converter energia eólica em eletricidade. Os resultados deste trabalho são produtos que podem ser usados ​​na indústria de energia limpa e alunos que possuem o know-how técnico para trabalhar e inovar na área de VE após a graduação..

Universidade da Califórnia em Davis

Universidade da Califórnia em Davis

Os engenheiros do Centro de Pesquisa de Veículos Elétricos Híbridos Plug-in (PHEV) em Davis, Califórnia, estão trabalhando em EVs de alcance estendido. (Lembre-se de que a maioria dos EVs padrão tem um alcance de apenas cerca de 40 milhas (64 km) por carga.) O programa opera no Instituto de Estudos de Transporte da Universidade da Califórnia em Davis, que concentra sua pesquisa no consumidor final de PHEVs. Esses carros são um pouco diferentes dos veículos puramente elétricos porque têm um pequeno motor a gasolina suplementar, mas ainda podem recarregar suas baterias com uma tomada de parede padrão.

Um dos projetos do PHEV Research Center avaliou novos instrumentos dentro do painel do carro que poderiam fornecer aos motoristas informações em tempo real sobre o uso de energia, emissões de CO2 e muito mais. Os engenheiros do centro também trabalharam para melhorar as tecnologias de carregamento e avaliar novas tecnologias de bateria, especialmente as mais recentes em células de íon-lítio. Eles também trabalharam para estabelecer os custos do ciclo de vida dos PHEVs, incluindo manufatura, manutenção e despesas com emissões.

Continue lendo para descobrir o que os fabricantes de automóveis estão fazendo em seus laboratórios para levar essas tecnologias de EV ao consumidor.

Se a GM puder cumprir sua promessa, o Chevy Volt poderá levar carros elétricos às massas em 2010. Kristen Hall-Geisler

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Enquanto as universidades examinam os veículos elétricos em busca de problemas potenciais, incluindo problemas com fontes de energia, baterias e custos de vida útil, os fabricantes de automóveis também estão pesquisando a tecnologia de EV para construir e vender esses carros de maneira eficaz para motoristas comuns.

Antes que um EV possa ser apresentado ao público, ele deve ser totalmente testado no laboratório e na pista. As baterias têm de ser fiáveis ​​e seguras, o carro tem de funcionar de acordo com os padrões do consumidor e do fabricante e tudo tem de ser entregue a um preço razoável. É uma tarefa difícil, mas quase todos os grandes fabricantes estão trabalhando nisso em seus laboratórios. Na verdade, você deve ter ouvido falar sobre o processo de criação do Chevrolet Volt, um veículo elétrico de alcance estendido (E-REV). A GM investiu todo o seu poder de engenharia, design e marketing neste carro desde sua apresentação como um carro-conceito no Salão do Automóvel de Detroit de 2007.

A maioria dos carros-conceito que chamam a atenção em feiras de automóveis não pode realmente ser dirigida, e poucos deles chegam à produção. No entanto, a GM prometeu entregar o Chevy Volt em 2010, o que deixou seus laboratórios acelerados. Primeiro, eles tiveram que conceber um trem de força seguro e viável. O Volt será alimentado por baterias de íon-lítio e terá um pequeno motor a gasolina (ou um motor E85 construído para uma mistura de etanol e gasolina) que entrará em ação para recarregar as baterias após cerca de 40 milhas (64 quilômetros) de energia elétrica dirigindo.

Às vezes, mesmo quando a empresa é grande e o produto importante, é mais fácil, rápido e barato terceirizar a pesquisa e o desenvolvimento de produtos do que reinventar a roda em seu próprio laboratório. Por exemplo, a GM decidiu adquirir as baterias para o Volt de outra empresa. Depois de procurar por meses, a empresa escolheu baterias de íon-lítio da LG.

Outras empresas simplesmente desejam controlar o máximo de peças possível e estão dispostas a investir nos laboratórios necessários para criá-las. A Nissan é apenas uma fabricante de automóveis que possui seu próprio laboratório de baterias no Japão, que atualmente está pesquisando fontes de energia para seus futuros veículos elétricos e veículos elétricos híbridos. Os engenheiros trabalham com versões menores de protótipo das baterias de íons de lítio para automóveis de tamanho normal para determinar sua capacidade de armazenar energia. Eles usam esses protótipos menores para avaliar a segurança de vários materiais usados ​​para criar as reações elétricas que alimentam o carro.

No entanto, nem todo o trabalho inovador em VEs está sendo feito em grandes universidades ou laboratórios corporativos. A seguir, falaremos sobre algumas das pequenas empresas e entusiastas aventureiros que fazem experiências em laboratórios e garagens.

Dentro do veículo elétrico Chevrolet Volt. Kristen Hall-Geisler

Jim Husted conserta motores de empilhadeiras elétricas para viver em sua oficina em Redmond, Oregon. Enquanto fazia suas rondas de reparos, ele conheceu John Wayland, que, em seu tempo livre, corria em um Datsun convertido para energia elétrica. Wayland mostrou a Husted os dois motores de empilhadeira modificados amontoados sob o capô de seu carro de corrida, White Zombie.

Husted achou que poderia fazer melhor, então voltou para sua oficina e mexeu nos motores até encontrar uma solução para o problema dos dois motores de Wayland. Ele fez algumas modificações no equipamento e acoplou os dois motores de ponta a ponta. Os motores agora pesavam 11 kg a menos e eram 18 centímetros mais curtos, o que resultou em tempos de pista mais rápidos para Wayland. O veículo de dois motores resultante foi pintado de roxo e apelidado de Siamese 8.

Husted tem feito experiências em sua loja desde então. Ele produziu motores para a motocicleta elétrica recorde KillaCycle e restaurou um motor elétrico de 1910 para um projeto centenário de carruagem sem cavalos de um entusiasta de EV [fonte: Hi-Torque Electric].

Às vezes, a engenhosidade de um empresário e o laboratório da universidade se unem para criar uma tecnologia útil. A123Systems, cujas baterias de íon de lítio alimentaram recordes de tempo de arrastamento para White Zombie e KillaCycle, usou nanotecnologias desenvolvidas no Massachusetts Institute of Technology para criar suas baterias. A123Systems tem uma das maiores equipes de pesquisa e desenvolvimento de íons de lítio nos EUA. Usando os materiais em nanoescala do Massachusetts Institute of Technology em seus próprios laboratórios, as equipes de pesquisa e desenvolvimento desenvolveram uma bateria que pode suportar abusos do mundo real por mais de 10 anos e ainda usam tecnologia amiga do ambiente.

Levará muito tempo até que os carros movidos a gasolina deixem permanentemente nossas ruas, mas laboratórios em todos os níveis estão trabalhando para levar transporte elétrico seguro, confiável, rápido e divertido aos consumidores. Graças às inovações geradas nesses laboratórios, seu próximo carro pode ser alimentado por painéis solares em seu teto.

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Artigos relacionados

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• Teste do carro elétrico

Mais ótimos links

• A123Systems
• Site oficial da Chevy Volt
• National Electric Drag Racing Association
• University of California at Davis - Plug-In Hybrid Electric Vehicle Research Center
• Universidade de Massachusetts em Lowell - Centro para Carro Elétrico e Conversão de Energia

Fontes

• A132Systems.com. (Acessado em 26 de fevereiro de 2009) http://www.a123systems.com/
• Centro de Automóveis Elétricos e Conversão de Energia (EC&EC). Universidade de Massachusetts em Lowell. (Acessado em 18 de fevereiro de 2009) http://www.uml.edu/centers/ecec/
• Chevrolet.com. "Chevy Volt: o futuro é eletrizante." (Acessado em 26 de fevereiro de 2009) http://www.chevrolet.com/electriccar/
• GM Volt. (Acessado em 18 de fevereiro de 2009) http://gm-volt.com/
• Hayashi, Tatsuhiko. "Nissan mostra laboratório de baterias de carros elétricos." Tech-On. (Acessado em 18 de fevereiro de 2009) http://techon.nikkeibp.co.jp/english/NEWS_EN/20080822/156726/
• Confiado, Jim. Elétrico de alto torque. (Acessado em 18 de fevereiro de 2009) http://www.hitorqueelectric.com/
• Kaho, Todd. "Amostra: Chevy Volt elétrico 2011." GreenCar.com. 22 de setembro de 2008. (Acessado em 26 de fevereiro de 2009) http://www.greencar.com/articles/preview-2011-chevy-volt-electric.php
• Centro de pesquisa de veículos híbridos plug-in. Universidade da Califórnia em Davis. (Acessado em 18 de fevereiro de 2009) http://phev.ucdavis.edu/