自动驾驶卡车将如何运作

研究人员表示,特斯拉的18轮电动汽车只有在由7人组成的自动车队中才有意义。

埃里克·亚当斯/ The Drive

特斯拉首席执行官埃隆·马斯克计划在11月中旬发布一款全电动半挂车。马斯克去年表示,这款18轮卡车每天可以向美国长途运输行业运送300至600英里的货物。考虑到电池技术的成本和重量,这种说法令人吃惊,现在卡耐基梅隆大学的研究小组最初球洞穆斯克的早期思考显然过于注重细节,这引发了另一项研究,认为这一概念在经济上的可行性最大的希望可能是让大卡车在高速公路上一辆辆地滚动。

这个被称为“排队式”的想法并不牵强。美国陆军和奥本大学证明了今年夏天,一组由电脑控制的传统柴油车沿着密西根州的I-69公路行驶,他们认为这对提高燃油效率、交通拥堵和整体安全都有好处。与此同时,在欧洲,荷兰财团EcoTwin正在发展通信技术商业化的战略为商业运输。

据卡内基梅隆大学的研究人员称,这种机器人车队的想法可能会使特斯拉提出的钻机——他们估计该钻机可以在一天内将22吨重的货物运载不超过300英里,在最好的情况下,而且它的成本仍然高得令人望而却步——这是一个合理的提议。他们的研究发表在美国化学学会杂志上ACS能源字母他发现,七辆汽车排成一排——即,无论手动还是自动驾驶,相距仅8英尺——在不到300英里的行程中可以减少50%的空气动力阻力。这反过来又将允许锂离子电池组的尺寸减少15%,以满足类似的单独驾驶距离,从而降低车辆成本,使卡车每天行驶同样的距离。它可以使用880千瓦时的电池,而不是单独钻机中1100千瓦时的电池,有效载荷也从16吨增加到25.5吨。电池的成本将从20万美元降至15.8万美元。

这个方程的关键部分是减少阻力。卡耐基梅隆大学机械工程助理教授Venkat Viswanathan指出:“一辆半卡车,由于它的横截面积很大,为了前进,需要‘推动’大量的空气。”Venkat Viswanathan与研究生Shashank Sripad和Matthew Guttenberg一起研究了这个问题。“当空气在拖车后部流动时,就会产生紊流,这对影响卡车的阻力有负面影响。当卡车排成一列时,领头的卡车为后面的卡车‘铺平道路’,而后面的卡车则为前面的卡车驱散紊流。”

Viswanathan补充道,这两种效果都能使飞机在卡车周围更平稳地飞行,降低整体阻力系数。这样就减少了行驶一定距离所需的能量。他说,这种排队式还通过减少系统的压力增加了电池寿命——每个电池组可以增加12万英里的使用里程,或一年的驾驶里程。

当然,这一概念仍存在其他挑战,包括以足够的频率和一致性部署队列以产生潜在效益的可行性,对数字通信和卡车自动驾驶能力的需求,卡车司机或他们的雇主可能需要愿意与狼群结成伙伴关系。即使是排着队,CMU团队仍然认为,在一个尽可能提高硬件效率的行业里,电动半电动车面临着一场艰苦的战斗。Viswanathan说:“我们仍然坚持我们的立场,即当前的锂离子电池无法使电动半卡车在传统环境下与柴油半卡车竞争。”“这些系统的规模和所需的能量是如此之大,以至于锂离子电池的每千瓦时成本和比能量使得远程和高有效载荷能力变得非常困难,”

因此,最好的情况是,“排车”将有助于卡车行业的发展,但要真正取代柴油车,电动车的电池技术还需要重大改进。但如果这是确定的,马斯克和他的团队将继续努力,直到他们做对。