Questa volta abbiamo cercato una curiosità scientifica :
Sto pensando a come la massa influisce sull'autonomia dei veicoli elettrici. Mentre l'energia spesa durante la guida in città, che include l'avviamento e l'arresto, è ovviamente influenzata dalla massa (poiché la frenata non dà 100% indietro), mantenendo una velocità costante su un'autostrada dovrebbe essere possibile suddividere in diverse forme di attrito. Guidare ad es. 100 km / h con una Tesla Model 3, quanto del consumo di energia deriva dalla resistenza dell'aria rispetto all'attrito con la strada, ecc.?
Posso lavorare con la formula quadrata per la resistenza dell'aria, ma altre forme di attrito sono più difficili, quindi mi piacerebbe vedere cosa ne sanno le persone!
Ed ecco le risposte degli esperti:
Approssimazione: 55% trascinare, 43% di resistenza al rotolamento e 2% di consumo fisso per una Tesla Model 3 a 100 km / h (rispetto a quasi 80% di trascinamento per una Jeep Wranger con Cd=0. 58). Supponendo 20 °C, no termoautonomo, terreno pianeggiante, asfalto asciutto.
Trascina: Formula da engineeringtoolbox . Cd da specifiche, area frontale che ho usato larghezza x altezza dell'auto esclusi specchietti laterali, densità dell'aria da qui .
Resistenza al rotolamento: Tabella e formula , ho utilizzato la formula per “pneumatici ad aria su strade asciutte” con i parametri di velocità e pressione dei pneumatici.
Consumo fisso: un po 'di energia viene spesa indipendentemente dal fatto che l'auto sia in movimento: strumenti, fari, infotainment, climatizzatore, ecc. di 300 W a 01 °C quando il climatizzatore è spento, quindi è il numero che ho usato.
Variabili:
- Temperatura: su un veicolo elettrico qualsiasi climatizzatore utilizza la batteria, e l'aria è più densa a temperature più basse. (Di 16% più denso a – 20 °C rispetto a + 20 °C, quindi la resistenza aumenta proporzionalmente.) Anche l'altitudine influisce sulla densità dell'aria.
- Cambiamenti di quota: guidare in salita consuma più energia, quindi la percentuale di resistenza sarà minore. In discesa è il contrario.
- Superficie stradale: la resistenza al rotolamento è notevolmente maggiore in caso di pioggia / neve / nevischio sulla strada, e se stai guidando su strade non asfaltate o sabbia sciolta i numeri possono sembrare abbastanza diverso.
Per un veicolo che si muove a velocità costante su una strada pianeggiante, ci sono 2 punti in cui la potenza di trazione (vista alle ruote, ignorando quindi la perdita dal motore alla ruota) va: resistenza aerodinamica e resistenza al rotolamento sul ruote. Ecco un bel testo sull'argomento (in portoghese).
La potenza della resistenza al rotolamento è proporzionale alla velocità e alla massa (ignorando componente verticale delle forze aerodinamiche) e la potenza della resistenza aerodinamica è proporzionale al cubo della velocità. Utilizzando un esempio tratto dall'articolo, con un 1200 veicolo kg, con 2 m² di area frontale, coefficiente di resistenza aerodinamica di 0. 35 e coefficiente di resistenza al rotolamento di 0. 01, la velocità alla quale entrambi i fattori contribuiscono allo stesso modo è approssimativamente 60 km / h.
Calcolerò utilizzando queste stime per il modello Tesla 3: M=1611 kg, C=0. 23 ^ , S=2. 16 m² ^ [2], α=0. 01 ^ [3], a livello del mare (ρ=1. 22 kg / m³, g=9,8 m / s²). A una velocità di 100 km / h, la potenza persa per la resistenza aerodinamica è di 6,7 kW e la potenza persa per la resistenza al rotolamento è di 4,4 kW. Quindi, in queste condizioni la massa del veicolo contribuisce a circa 40% della potenza.
Ho trovato questo pratico foglio di calcolo della calcolatrice: https://www.johnsavesenergy.com/ev-range-calculator
Come puoi vedere, le perdite dovute alla resistenza al rotolamento sono lineari con il peso e non dipendono dalla velocità. Quindi la relazione quadratica tra velocità e resistenza dell'aria supererà rapidamente la resistenza al rotolamento costante, all'aumentare della velocità.
Modifica: dal momento che stai chiedendo specificamente di Tesla, la seguente calcolatrice mi ha dato un risultato stranamente vicino alla realtà (348 Wh / miglio a 79 mph è quasi esattamente quello che ottengo con la mia Model 3 Performance): http://bikecalculator.com/tesla/
Engineering Explained lo copre bene in alcuni dei suoi video. Quello che mi viene in mente è questo sui veicoli elettrici e il traino dove ci sono molte analisi della resistenza ecc.
https://youtu.be / S4W-P5aCWJs
Gli aneddoti che altri hanno menzionato sulla velocità che trascina inizia ad avere importanza sono spesso molto fuorvianti. La resistenza aerodinamica è sempre presente mentre ci si sposta nell'aria, ma il suo significato dipende in gran parte da come il veicolo è stato progettato e in una certa misura dal suo scopo.
Puoi utilizzare l'equazione del video sopra per calcolare esattamente ciò che hai chiesto inserendo i valori specifici per il veicolo che desideri. Penso che Engineering Explained abbia una serie di numeri ben studiati per una Tesla Model 3 sul suo canale da qualche parte se non è in quel video.
Dipende dalla velocità, può essere fino a 70% quando si aggancia veramente, velocità normali circa 50%, guida in città circa 20 – 30%, ci sono molti fattori diversi che hanno evmffec deferenti a velocità diverse, quindi i grafici di efficienza possono essere un po 'complessi