Hvorfor de fleste selvkjørende biler vil være elektriske

Anonim

Etter hvert som vårt urbane transportlandskap blir automatisert i løpet av det neste tiåret, kan det gnist en elektrisk bilrevolusjon.

Tilbring nok tid rundt disse tidlige selvkjørende bilene, og du merker at nesten alle er hybrider eller rene elektriske kjøretøy. De inkluderer Fords automatiserte Fusion, de tilsvarende utstyrte Fusion-hybrider som Uber distribuerer i Pittsburgh, Google-bilene som springer rundt halvøya i Nord-California, Chevrolet-boltene blir testet i San Francisco og forstad Phoenix.

I dag er hybrider, plug-ins og rene elektriske deler et marginalparti av det amerikanske markedet, og står for omtrent 2, 8% av alle nye biler som selges i USA gjennom de første åtte månedene av 2016, ifølge hybridcars.com.

Men et tiår fra nå, vil elektriske biler appellere langt utover granola-spise, trekramende, klimaendringsevangeliserende base som har opprettholdt dem så langt. Du kan ikke eie en, men du vil ha ridd i dem. Forandringen vil ikke være øyeblikkelig, men den vil være stabil.

Så hvorfor vil vår autonome fremtid trolig være en elektrisk en?

Først er de lovgivningsmessige årsakene, nemlig krav til gass kjørelengde. Deretter er det ingeniørmessige grunner - elektriske kjøretøy er enklere for datamaskiner å kjøre. Og selvfølgelig vil ridesøkende tjenester i økende grad utgjøre en høyere prosentandel av døgnene som kjøres, og det blir enklere, billigere og sikrere å lade opp en ubemannet bil enn å gass en opp.

"En av de største endringene vil være i den økende forskjellen i eierkostnadene mellom elektrifiserte og forbrenningsmotorer, sier Ford CEO Mark Fields i forrige uke, og gjentok selskapets løfte om å bruke 4, 5 milliarder dollar til å introdusere 13 nye elektriske kjøretøy merkeskilt innen 2020.

En konkurranse av typen, mellom Silicon Valley og Detroit, har vært i gang i det siste tiåret for ingeniør- og dataprogrammerings talent som trengs for å skape neste generasjon av smarte, tilkoblede og til slutt selvkjørende biler.

De to sidene vil sannsynligvis måtte jobbe sammen - enten gjennom fusjoner og oppkjøp eller strategiske partnerskap - og elbiler blir plattformen.

Den føderale regjeringens gjennomsnittlige drivstofføkonomiske standarder (CAFE) vil variere avhengig av blandingen av lastebiler, SUVer og personbiler, en produsent selger, men en betydelig del av elektrifiserte kjøretøyer vil være nødvendig for å nå målene.

Og så er det tekniske årsaker.

"Det er mange færre flyttbare deler i et elektrisk kjøretøy. Det er tre hovedkomponenter - batteriet, omformeren og elmotoren, sier Levi Tillemann-Dick, administrerende partner hos Valence Strategic i Washington, DC, og forfatter av" Det store løp: Den globale søken for fremtidens bil. " "En forbrenningsmotor inneholder 2000 små stykker som må holdes smurt og de bryter hver gang i mellom."

En elektrisk bil trenger mer elektrisk hjernekraft til å håndtere visjon, veiledning og kartleggingsteknologi og behandle det stadig voksende volumet av programvarekoding.

De fleste av disse kjøretøyene vil i utgangspunktet bli deployert i tette bymiljøer - tenk Ubers demonstrasjon i Pittsburgh. Det vil nesten sikkert være strenge utslippsretningslinjer på plass. Elektriske kjøretøyer har ingen utslipp.

Glen DeVos, Delphi Automotive Vice President of Engineering, sa at de fleste hybrider og elektriske kjøretøyer er konfigurert for stasjon for ledning, styring av ledninger, bremse-for-ledninger, systemer som er strukturelt kompatible med automatisk kjøring. By-wire-teknologien erstatter tradisjonelle mekaniske styringssystemer med elektroniske styringssystemer. Denne fleksibiliteten utvider antall alternativer for kjøretøyets design. Eliminerende mekaniske koblinger kan redusere vekten.

En annen faktor er at automatiserte kjøretøyer for kjøretur tjenester vil bli brukt mer intenst - opptil ca 40% av en 24-timers dag, tillemann-dick estimater, sammenlignet med mindre enn 5% for privateide biler som tilbringer mesteparten av dagen i en innkjørsel eller parkeringsplass eller dekk. Hvis rekkevidde av dagens EV som Chevrolet Bolt er allerede 238 miles, vil det sannsynligvis bli bedre da disse kjøretøyene oppfyller sikkerhetsforskrifter og distribueres i stort antall.

Delphi jobber med et pilotprogram for å introdusere en liten flåte fullautomatiserte biler som vil utfylle Singapores transitt-system, slik at folk kan komme fra tog- eller t-banestasjon til deres hjem, kontor eller annen destinasjon.

På den mer umiddelbare sikt innfører leverandører, inkludert Delphi og Continental, 48-volts "mild-hybrid" -systemer i privateide diesel- og gassdrevne biler, først og fremst i Europa og Kina.

Disse systemene kan levere opptil 25% bedre drivstoffeffektivitet i interne forbrenningsbiler, uten kostnaden og kompleksiteten til full-hybrid drivstropper, ifølge Mary Gustanski, en annen vice-president i Delphi.

Utover drivstofføkonomi og utslipp, må autonome kjøretøy være ekstremt holdbare.

Delphi's DeVos anslår at kjøretøy i mobilitetsflåter på forespørsel kan reise mellom 70 000 og 80 000 miles per år, fire eller fem ganger de 12 000 til 15 000 mil de fleste privateide kjøretøyer dekker i et gjennomsnittlig år. Med den intensive bruken vil flåteoperatører sannsynligvis måtte erstatte dem hvert tredje eller fire år.

Selvdrevende kjøretøy vil trolig fylle urbane områder først, hvor ladestasjoner er mer sannsynlig å dukke opp først på grunn av befolkningstetthet i byer.

Dette skjer ikke over natten. Tilgjengelighet av ladestasjoner er fortsatt utilstrekkelig utenfor California og lommer langs østkysten.

Ifølge ChargePoint, som driver verdens største EV-ladingsnettverk, er det rundt 30 600 offentlige ladestasjoner i USA. US Department of Energy's Alternative Fuels Data Center lister 35.825.

For perspektiv rapporterer National Association of Convenience Stores at antall bensinstasjoner i USA har falt fra 202 800 i 1994 til rundt 150 000 i 2015, men hver har mellom seks og 16 pumper.

Fields sa torsdag at autonome kjøretøy kunne tegne seg for 20% av det nye kjøretøysalg i USA innen 2030, og en av hver tiende mil reiste med bil innen 2025.

Forutsatt at salget på 15 millioner - 2015 salg var 17, 5 millioner - som oversetter til 3 millioner enheter. På dette volumet kan kostnaden for batterier, for tiden mellom $ 150 og $ 200 per kilowatt-time, falle betydelig.

For å illustrere har GMs produktutviklingschef Mark Reuss sagt hver battericelle på Boltkostnadene rundt $ 145 per kWh. Boltens elektriske kapasitet er 60 kWh, slik at batteriet alene koster rundt $ 8 700, eller omtrent en fjerdedel av bilens anbefalte utsalgspris.

Ford anslår at det kan levere et litiumionbatteri på 120 dollar per kWH innen 2020 og kjøre det ned til $ 85 innen 2030. Det ville være en 40% lavere kostnad for et system med kapasitet som er lik Bolt.

Etter hvert som Uber, Lyft og andre kjørerøkende bedrifter vokser, vil kostnadene ved å eie, drivstoff og vedlikeholde disse kjøretøyene plutselig være mindre enn kostnadene ved å betale drivere og drivstoff kjøretøyene med gass. For eksempel, i dag tjener en gjennomsnittlig Uber-driver omtrent $ 40 000 i året etter at selskapet tar sin provisjon fra sin prisinntekt, ifølge www.idrivewithuber.com/.

Hvis selskapet kunne kjøpe et automatisert elektrisk kjøretøy for rundt $ 30.000, anslår Tillemann-Dick at kostnad per kilometer kan reduseres med så mye som 80% som kostnaden for strømmen vil være omtrent halvparten av hvor bensin er i dag i $ 2, 20 til 2, 40 USD per gallon rekkevidde.

Husk at disse bilene kjører flere timer per dag enn de fleste menneskelige drivere.