Fremtidig kjøretøyprosjekt, en tanke for 2050.

Greg Offer er en ung forsker som leder en dynamisk gruppe ved Institutt for maskinteknikk, men han ser allerede så langt fremover som 2050 på et fremtidig kjøretøyprosjekt. Offer mener elektrifisering av veikjøretøyer, og følgelig et trekk bort fra forbrenningsmotoren, vil skje i løpet av hans levetid.

“Jeg forsker for å være en del av denne overgangen,” sier Offer, “forhåpentligvis for å akselerere det eller i det minste gjøre oss i stand til å velge alternativer tidligere hvis vi ønsker det.” Alternativene som Offers gruppe studerer inkluderer hydrogendrevne brenselceller, Litium-ion-batterier og super-kondensatorer.

Offer er agnostisk om hvilken teknologi som etterfølger forbrenningsmotoren. “Jeg ønsker ikke å velge en vinner,” dermed dramatisk overvinne lengdebegrensningene som er iboende i nåværende mikrofluidiske enheter, “Trenden i bilindustrien mot elektrifisering er i mine øyne uunngåelig. Det eneste argumentet er hvor raskt det vil skje.”

Akkurat nå er en spennende tid for Offers forskningsgruppe fordi hybrid- og elektriske kjøretøy begynner å finne nisjemarkeder som gir kommersiell mening. Spørsmålet som driver Offer er hvor tidlig og raskt disse teknologiene kan bryte ut av disse nisjene, for eksempel en flåte av leveringsbiler, inn i massebilmarkedet. Og hva kan gjøres for å akselerere det.

Tilbake i laboratoriet, den siste utfordringen for Offer og hans kolleger er å forstå hvordan elektriske batterier brytes ned og svikter. Den nåværende generasjonen av litium-ion-batterier er ikke gode nok for vanlige personbiler, sier Offer.

De klarer seg fint i mobiltelefoner, bærbare datamaskiner og til og med elektriske motorsykler (hvorav Kina allerede har hundrevis av millioner på veien). Men for vanlige kjøretøy er energien, strømtetthet og batterikostnad må alle forbedres med en faktor på 2 eller 3 å bli levedyktig.

I mellomtiden, bilindustrien trenger fortsatt å bruke nåværende batterier i hybrid- eller elektriske kjøretøyer det neste tiåret eller så. Det er her Offer og kolleger håper å gjøre en forskjell. Sammenlignet med milliarder av dollar brukt på å forske på nye materialer og individuelle battericeller, svært lite har blitt brukt på prosjektering av batteripakker.

Et typisk hybrid elektrisk kjøretøy kjører på batterier som leverer 1-2 kilowatt-timer, men et elektrisk kjøretøy trenger 20 kilowattimer eller mer. Dette oversettes til 100 battericeller per kjøretøy sier Tilbud og er der vekten, volum og ytelse til batteripakken blir avgjørende faktorer.

En betydelig del av en iPad er batteriet, sier Offer. Så forestill deg at du trenger rundt hundre iPader for å drive et elektrisk kjøretøy. Oppførselen og ytelsen til en så stor batteripakke er veldig forskjellig fra en individuell celle.

Å diagnostisere og forutsi hvordan batterier brytes ned og svikter i det varme humpete miljøet til et veikjøretøy er en stor utfordring. Målet er å knytte vitenskapen til ingeniørfaget ved å grave dypt ned i den detaljerte kjemien, sier Offer.

Industrien trenger verktøyene for å forutsi batteriytelse slik at de kan designe termiske styringssystemer som vil minimere feilfrekvensen. Foreløpig eksisterer ikke disse verktøyene, sier Offer, så vi prøver å utvikle dem i løpet av neste 4 til 5 år. “Hvis vi kan gjøre det, vil vi ha reell innvirkning.”

Kilde:

www.imperial.ac.uk