擁抱電動汽車對環境的積極影響

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發佈日期 2020-05-04


擁抱電動汽車對環境的積極影響

在新冠肺炎全球大流行之前,一家大型航空公司預測,到了2037年,商用飛機的數量將增加一倍。但是,航空業如何在打造綠色道路的同時滿足這個需求?


這個難題並不特別適用於飛機。假設快速解決新冠肺炎,從摩托車到汽車再到船舶,幾乎每個形式的機動性都面臨著相同的現實—在滿足日益增長的需求同時減少對環境的影響。


隨著2005年至2017年間CO 2NO x排放量分別增加16%和25%,消費者渴望獲得更環保的選擇。分析師預測到了2040年,所有乘用車銷售中有57%將是電動的。


因此,企業正在擁抱電動汽車對環境的積極影響。因此,他們的工程師正在努力使產品電氣化並減少碳足跡。


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為了贏得這場競賽,工程師必須提供可解決三個關鍵挑戰的技術:

  1. 克服消費者對電動汽車領域的焦慮
  2. 降低電動汽車的成本
  3. 加快電動汽車電池的充電速度


消費者擁抱電動汽車對環境的積極影響


最新的全電動汽車模型的中間等級在200到250英里(320到400公里)之間。這很好,但落後於每加侖30英里(12.7公里/公升)的典型汽車。對於16加侖(60公升)的油箱,其行駛距離約為480英里(770公里)。


航太技術進一步凸顯了這種差距。傳統的渦輪螺旋槳飛機可行駛1,200英里(約1,900公里)。儘管遙遠的未來將有大型電動飛機,但渦輪螺旋槳飛機的等效電力(用電池代替電源)將限制在200英里(325公里)左右。這意味著會有許多的中途轉機。


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除此之外,電氣化可能很昂貴。電動汽車的建議售價(MSRP)可能比具有內燃機(ICE)的同等級汽車高出13,000美元。

電池充電會帶來另一個缺點。與為傳統運輸系統加油所需的時間相比,這可能需要幾個小時。這意味著在加油站或中途停留將花費大量時間。

由於當前的電動技術,希望環保的消費者將為性能降低付出更多。


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但是,人們仍然在選擇環境。汽車行業在2018年銷售超過200萬輛電動汽車;相比之下,2010年則為幾千輛。據估計,到2020年將有1,000萬筆銷售,到2030年將有2,800萬筆銷售,到2040年將有5,600萬筆銷售。

這轉化為市場機會:工程師能夠更快地創造與ICE引擎的性能和成本相抗衡的電氣系統,他們在幫助環境的同時就越能壟斷市場。


贏得綠色電動汽車競賽


工程師將需要使用模擬技術來克服與以市場要求的速度開發環保電動汽車相關的許多挑戰。


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例如,為了容納電池的重量,工程師將需要在不影響安全性或可靠性的情況下來減輕車輛的整體重量。模擬透過多種方式實現了這一目標,包括透過以下方式優化強度與重量比例:

  • 模擬和設計新材料,例如複合材料
  • 執行利用拓撲優化的結構分析
  • 將增材製造的零件納入其設計


此外,計算流體動力學(CFD)有助於優化車輛的空氣動力學性能。例如,使用伴隨解算器的模擬會自動進行形狀優化,直到最小化阻力。

透過減輕重量和改善空氣動力學性能,車輛一次充電即可行駛得更遠,減輕了消費者對行駛里程的焦慮。

透過實現電池技術的進展,工程師可以產生最大的影響。這些進展將提高性能也同時降低成本。模擬優於研究各種規模的電池—從電化學到將其集成到大規模系統中。例如,工程師可以研究電池如何集成到整個車輛系統中,來評估其與產生汽車推動力的電動機之間的相互作用。

透過使用模擬解決這些問題,工程師將負責使電動汽車革命成為可能。


(資料來源:https://www.ansys.com/blog/positive-environmental-impact-of-electric-vehicles

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